KR20130041274A - Alga in which production of photosynthetic products is improved, and use for said alga - Google Patents

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Abstract

광합성산물의 생산성을 향상시킨 조류 및 그의 이용을 제공한다. 본 발명에 따른 조류는 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한다. 또한 본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법은 본 발명에 따른 조류 또는 발명에 따른 조류의 제조방법에 의해 제조된 조류를 사용하여 바이오매스를 제조한다.Algae and their use which improve the productivity of photosynthetic products are provided. Algae according to the present invention increases the glutathione concentration in the chloroplast. In addition, the method for producing biomass according to the present invention prepares the biomass using the alga according to the present invention or the alga prepared by the method for producing algae according to the present invention.

Description

광합성 산물의 생산성을 향상시킨 조류 및 그의 이용 {Alga in which production of photosynthetic products is improved, and use for said alga}Algae in which production of photosynthetic products is improved, and use for said alga}

본 발명은 광합성산물의 생산성을 향상시킨 조류 및 그의 이용에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 광합성 산물의 생산성을 향상시킨 조류, 상기 조류의 제조방법, 및 상기 조류를 이용한 바이오매스의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to algae and their use to improve the productivity of photosynthetic products. Specifically, the present invention relates to algae, a method for producing algae, and a method for producing biomass using the algae, which improves productivity of photosynthetic products.

화석연료를 대체하는 연료로서, 바이오매스 유래의 연료, 소위 바이오 연료 (예를 들면, 바이오에탄올, 바이오디젤 등)이 기대되고 있다. As fuels to replace fossil fuels, fuels derived from biomass and so-called biofuels (for example, bioethanol and biodiesel) are expected.

바이오연료의 원료가 되는 당류 (예를 들면, 전분)이나 유지 등의 바이오매스는 식물이 광합성을 행함으로써 생산된다. 이 때문에 광합성을 활발히 행하고, 당류 또는 유지를 세포내에 축적하는 능력을 갖는 식물은 바이오매스의 생산수단으로서 이용 가능하다. 현재 바이오매스를 생산하기 위해서, 주로, 옥수수나 대두가 이용되고 있다. 옥수수나 대두는 식료나 사료로서도 이용되고 있다. 이 때문에 바이오연료의 대폭적인 증산으로 인하여 식료 및 사료의 가격의 많은 상승이 문제시되고 있다. Biomass, such as sugars (for example, starch) and fats and oils, which are raw materials for biofuels, is produced by plants performing photosynthesis. For this reason, plants which actively perform photosynthesis and accumulate sugars or fats and oils in cells can be used as means for producing biomass. Currently, corn and soybeans are mainly used to produce biomass. Corn and soybeans are also used as food and feed. For this reason, a large increase in the price of food and feed due to the significant increase in biofuel is a problem.

그래서 옥수수나 대두를 대체하는 바이오매스 생산수단으로서, 조류에 의한 바이오매스 생산이 주목되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 참조). 조류에 의한 바이오매스 생산은 식료나 사료와 경합하지 않으며, 대량으로 증식시킬 수 있다는 등의 이점이 있다.Therefore, biomass production by algae is attracting attention as a biomass production means which replaces corn and soybeans (for example, refer patent document 1 and patent document 2). Biomass production by algae does not compete with food or feed, and has the advantage of being able to multiply in large quantities.

예를 들면, 조류의 일종인 크라미도모나스(Chlamydomonas)에 대하여, 세포벽이 결손한 변이체 또는 세포벽이 얇게 되는 변이체가 알려져 있다 (cw15, cw92 등). 이들의 변이체는 DNA를 외부로부터 세포내로 도입하는 경우에 편리한 성질을 갖기 때문에, 유전자 도입 실험에서는 널리 사용되고 있다. 또한 세포가 파괴되기 쉽기 때문에, 세포내용물의 회수가 용이하다는 의미로 바이오매스의 생산성을 높이는 것이므로, 이들의 변이체를 이용한 바이오매스 생산에 대하여 보고되어 있다. 예를 들면 특허문헌 3에는 크라미도모나스에서의 세포벽이 결손한 변이체를 사용하여 유지를 생산시키는 기술이 기재되어 있다. 또한 비특허문헌 1에는 세포벽 변이 (cw15)에 더하여, 전분 합성 유전자의 결손을 갖고 있는 크라미도모나스는 유지로된 유적이 세포 밖으로 방출된다는 것이 보고되어 있다. 비특허문헌 2에는 크라미도모나스의 세포벽 변이체 (cw 15)에 있어서, 전분 합성의 유전자를 파괴하는 것으로 유지의 생산성이 높아지는 것이 보고되어 있다. 또한 크라미도모나스 세포벽의 변이에 관한 레포트로서 비특허문헌 3이 알려져 있다.For example, with respect to a not shown Klein Pseudomonas (Chlamydomonas) type of bird, a variant that is deficient cell wall a variant or thin cell walls is known (cw15, cw92 etc.). Since these variants have convenient properties when DNA is introduced into the cell from the outside, they are widely used in gene introduction experiments. In addition, since the cells are susceptible to destruction, the productivity of the biomass is increased in the sense of easy recovery of the cell contents, and thus, the production of biomass using these variants has been reported. For example, Patent Literature 3 describes a technique for producing fat or oil using a variant in which cell walls in Chlamydomonas are deleted. In addition, Non-Patent Document 1 reports that, in addition to cell wall variation (cw15), Chlamydomonas having a deficiency of starch synthetic gene is released out of a cell with oil or fat. Non-Patent Document 2 reports that the productivity of fats and oils is increased by destroying the gene of starch synthesis in the cell wall variant (cw 15) of Chlamydomonas. In addition, Non-Patent Document 3 is known as a report on variation of Chlamydomonas cell wall.

또한 조류의 일종인 크롤레라(chlorella)를 재료로서 생산한 전분을 세포외로 방출시키고, 이어서 에탄올 발효를 행하는 기술도 보고되어 있다 (특허문헌 4).Moreover, the technique which releases the starch which produced the chlorella which is a kind of algae as a material extracellularly, and then performs ethanol fermentation is also reported (patent document 4).

특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 「특개평 11-196885호 공보 (1999년 07년 27일 공개)」Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-196885 (published on July 27, 1999) 특허문헌 2: 일본국 공개특허공보 「특개 2003-310288호 공보 (2003년 11년 05일 공개)」Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-310288 (published 11/05/2003) 특허문헌 3: 국제공개 제2009/153439호 팜플렛 (2009년 12월 23일 공개)Patent Document 3: International Publication No. 2009/153439 Pamphlet (Published December 23, 2009) 특허문헌 4: 일본국 공개특허공보 「특개 2010-88334호 공보 (2010년 4년 22일 공개)」Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-88334 (published 4/22/2010)

비특허문헌 1: Zi Teng Wang, Nico Ullrich, Sunjoo Joo, Sabine Waffenschmidt, and Ursula Goodenough (2009) Eukaryotic Cell Vol. 8(12): 1856-1868. Algal Lipid Bodies: Stress Induction, Purification, and Biochemical Characterization in Wild-Type and Starchless Chlamydomonas reinhardtii.[Non-Patent Document 1] Zi Teng Wang, Nico Ullrich, Sunjoo Joo, Sabine Waffenschmidt, and Ursula Goodenough (2009) Eukaryotic Cell Vol. 8 (12): 1856-1868. Algal Lipid Bodies: Stress Induction, Purification, and Biochemical Characterization in Wild-Type and Starchless Chlamydomonas reinhardtii. 비특허문헌 2: Yantao Li, Danxiang Ha, Guongrong Hu, David Dauville, Milton Sommerfeld, Steven Ball and Quiang Hu (2010) Metabolic Engineering Vol. 12 (4): 387-391. Chlamydomonas starchless mutant defective in ADP-glucose pyrophosphorylase hyper-accumulates triacylglycerol.[Non-Patent Document 2] Yantao Li, Danxiang Ha, Guongrong Hu, David Dauville, Milton Sommerfeld, Steven Ball and Quiang Hu (2010) Metabolic Engineering Vol. 12 (4): 387-391. Chlamydomonas starchless mutant defective in ADP-glucose pyrophosphorylase hyper-accumulates triacylglycerol. 비특허문헌 3: Hyams, J., Davies, D.R. (1972) Mutation Research 14 (4): 381-389. The induction and characterisation of cell wall mutants of Chlamydonas reinhardi.[Non-Patent Document 3] Hyams, J., Davies, D.R. (1972) Mutation Research 14 (4): 381-389. The induction and characterization of cell wall mutants of Chlamydonas reinhardi.

그러나 상술한 바와 같은 조류를 사용한 바이오매스의 생산기술에서는 생산성 면에서 문제가 있다. 예를 들면 초산 등의 탄소원을 사용하여 종속영양 조건에서 조류를 배양하고 바이오매스를 생산하는 경우, 조류에서의 바이오매스의 생산, 축적을 유도하기 위해서는, 질소 기아상태로 하는 등의 영양제한공정이 필요하게 된다. 일반적으로, 질소을 함유하는 배양액을 사용하여 조류를 증식배양시키기 위해, 질소기아상태로 만들기 위해서는, 질소를 함유하지 않는 배양액으로 교환할 필요가 있다. 이 때문에 공정이 복잡화하고 생산성이 저하되거나 비용이 증가한다는 문제점이 있다.However, there is a problem in productivity in the production technology of biomass using alga as described above. For example, in the case of culturing algae in heterotrophic conditions and producing biomass using a carbon source such as acetic acid, in order to induce the production and accumulation of biomass in algae, a nutrient restriction process such as nitrogen starvation is performed. It is necessary. In general, in order to proliferate and culture algae using a culture medium containing nitrogen, it is necessary to exchange it with a culture medium containing no nitrogen in order to bring it into a nitrogen starvation state. Because of this, there is a problem that the process is complicated, productivity is lowered, or costs are increased.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그의 목적은 영양 제한공정을 행하지 않고, 바이오매스의 생산성을 향상시킬 수 있는 조류 및 그의 이용을 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above conventional problems, and its object is to provide algae and its use which can improve the productivity of biomass without carrying out a nutrient limiting step.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하는 것을 주된 목적으로서, 다양한 검토를 거듭한 결과, 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 인위적으로 증가시킨 결과, 질소기아상태 등의 영양제한공정을 행하지 않더라도, 조류의 세포 내에서의 바이오매스의 생산성을 향상시킬 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a main object of this invention, as a result of repeated examination, as a result of artificially increasing the glutathione concentration in the chloroplast of an algae, even if it does not carry out a nutrient-limiting process, such as nitrogen starvation, in an algae cell, It has been found that the productivity of biomass can be improved, and the present invention has been completed.

즉 본 발명에 따른 조류는 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가하고 있다는 것을 특징으로 하고 있다.That is, the alga according to the present invention is characterized in that the concentration of glutathione in the chloroplast is increased.

본 발명에 따른 조류의 제조방법은 상술한 조류를 제조하는 방법이며, 조류의 염록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는, 글루타티온 농도 증가 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.Algae production method according to the present invention is a method for producing the algae, characterized in that it comprises a glutathione concentration increasing process for increasing the glutathione concentration in the chloroplast of algae.

본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법은 본 발명에 따른 조류 또는 본 발명에 따른 조류의 제조방법에 의해 제조된 조류를 사용하는 것을 특징으로 한다.Biomass production method according to the invention is characterized in that using the alga according to the present invention or the alga prepared by the method for producing an alga according to the present invention.

본 발명에 따는 바이오매스의 제조방법은 조류의 염록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질의 존재하에서, 조류를 배양하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing a biomass according to the invention is characterized in that it comprises a step of culturing algae in the presence of a substance that increases the concentration of glutathione in the chloroplast of the algae.

본 발명에 따른 조류는 조류의 염록체내의 글루타티온 농도가 증가함으므로써, 질소기아상태로 만들지 않더라도, 조류의 세포내에서의 광합성 산물의 생산성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 본 발명에 따른 조류를 사용하면, 광합성 산물의 축적을 유도하기 위한 질소를 함유하지 않은 배양액으로의 교환이 불필요하게 된다. 그 결과 본 발명에 의하면, 광합성 산물의 축적의 유도를 용이하게 또한 효율적으로 수행할 수 있다. 그 때문에 본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법에 따르면, 종래보다도 저렴하게, 효율적으로 조류로부터 바이오매스를 제조할 수 있다.The alga according to the present invention increases the glutathione concentration in the chloroplast of the alga, thereby improving the productivity of the photosynthetic product in the algae cells even when the algae are not starved. For this reason, the use of the algae according to the present invention eliminates the need for replacement with a culture medium that does not contain nitrogen to induce the accumulation of photosynthetic products. As a result, according to the present invention, induction of accumulation of photosynthetic products can be performed easily and efficiently. Therefore, according to the manufacturing method of the biomass which concerns on this invention, biomass can be manufactured from alga efficiently and cheaply compared with the former.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 우수한 점은 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.Other objects, features, and advantages of the present invention will be apparent from the following description. Further advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

도 1은 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현균주의 증식능력 및 전분 생산능력을 조사한 결과를 나타내고, (a)는 GSH1 과잉 발현균주의 증식능력을 나타내는 그래프이며, (b)는 배양 개시 309 시간 후의 배양액의 상태를 표시하는 도면이고, (c)는 시료 4에서의 요소 전분 반응의 결과를 표시하는 도면이다.
도 2는 친주 (야생형주)의 증식능력 및 전분 생산능력을 조사한 결과를 표시하고, (a)는 친주 (야생형주)의 증식능력을 표시하는 그래프이며, (b)는 배양 개시 215 시간 후의 배양액의 상태를 표시하는 도면이다.
도 3은 시료 8의 친주 (야생형주)의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 시료 8의 친주 (야생형주)에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 히스토그램을 나탄내는 도면이며, (b)는 시료 8의 친주 (야생형주)의 배양물중에 부유하는 입자의 크기와 입자 내부의 복잡함의 상관관계를 표시하는 도면이다.
도 4는 시료 4의 GSH1 과잉 발현주의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 시료 4의 GSH1 과잉 발현주에서의 클로로필의 형광을 표시하는 세포(입자)의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 시료 4의 GSH1 과잉 발현주의 배양물 중에 부유하는 입자의 크기와 입자내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.
도 5는 시료 9 및 시료 10에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 입자, 즉 세포의 밀도 및 클로로필 유래의 형광을 나타내지 않는 입자, 즉 전분입자의 밀도의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 시료 9 및 시료 10에 있어서의 배양액 당 전분량의 경시적인 변화를 표시하는 그래프이며, (c)는 시료 9 및 시료 10에서의 세포 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 또한 (b) 및 (c)에서, 「TAP normal」, 「TAP N-free」는 각각 「질소원을 함유하는 TAP 배지」, 「질소원을 함유하지 않는 TAP배지」를 의미한다.
도 6(a)는 시료 11 및 시료 12에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 입자, 즉 세포의 밀도 및 클로로필 유래의 형광을 나타내지 않는 입자, 즉 전분 입자의 밀도의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 시료 11 및 시료 12에 있어서의 배양액 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (c)는 시료 11 및 12에 있어서의 세포 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 또한 (b) 및 (c)에서, 「TAP normal」, 「TAP N-free」는 각각 「질소원을 함유하는 TAP 배지」, 「질소원을 함유하지 않는 TAP배지」를 의미한다.
도 7(a)는 GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 입자의 밀도 및 클로로필 유래의 형광을 나타내지 않는 입자의 밀도의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 배양액 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다.
도 8은 GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)에 있어서의 요소 전분반응의 결과를 표시하는 도면이다.
도 9는 GSH1 과잉 발현주의 증식능력을 조사한 결과를 표시하는 도면이다.
도 10은 각각의 계대시점에서의 GSH1 과잉 발현주의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 도 9에 나타내는 「계대 1」을 행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (b)는 도 9에 나타내는「계대 2」를 행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (c)는 도 9에 나타내는 「계대 3」을 행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.
도 11은 GSH1 과잉 발현주로부터 세포 밖으로 방출된 전분입자의 형상을 관찰한 결과를 나타내는 도면이며, (a)는 전분 입자를, 주사형 전자현미경을 사용하여 관찰한 결과를 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주로부터 방출된 전분입자에서의 요소 전분 반응의 결과를 표시하는 도면이며, (c)는 GSH 합성효소의 저해제인 BSO를 최종 농도가 8 mM이 되도록 배지에 첨가한 경우의, GSH1 과잉 발현주의 전분 생산능력을 표시하는 도면이다.
도 12는 GSH1 과잉 발현주의 유지 생산능력을 조사한 결과를 표시하며, (a)는 친주 (야생형주)에 있어서의 나일레드(nile red) 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주에서의 나일레드 유레의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (c)는 나일레드 염색한 친주 (야생형주)의 공초점 레이저 현미경에 의한 관찰결과를 표시하는 도면이며, (d)는 나일 레드 염색한 GSH1 과잉 발현주의 공초점 레이저 현미경에 의한 관찰 결과를 표시하는 도면이다.
도 13은 GSH1 과잉 발현주의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 나일레드 유래의 형광강도와의 상관관계를 표시하는 도면이며, (c)는 (b)의 도면에 있어서 4각으로 둘러싸인 영역에 포함되는 세포에 관하여, 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (d)는 친주 (야생형주)의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.
도 14는 가스크로마토그래피 질량분석의 결과를 표시하는 도면이다.
도 15는 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 친주 (sta6-)의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)균주에서의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.
도 16은 전배양 후 및 배지교환 후 3일째의 GSH1 과잉 발현 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)의 유지 생산능력을 조사한 결과를 표시하며, (a)는 전배양 후의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)에 있어서의 나일레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 배지 교환후 3일째의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-주)에 있어서의 나일레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이다.
도 17은 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주의 클로로필량을 조사한 결과를 표시하는 도면이다.
도 18은 남조류(Cyanobacteria)의 형질변환체인 E.c.gshA 플러스주 및 E.c.gshA 마이너스주로부터 추출한 색소류의 흡광 스펙트럼을 조사한 결과를 표시하며, (a)는 E.c.gshA 플러스주의 흡광 스펙트럼을 표시하는 도면이며, (b)는 E.c.gshA 마이너스주의 흡광 스펙트럼을 표시하는 도면이며, (c)는 E.c.gshA 플러스주의 스펙트럼으로부터 E.c.gshA 마이너스주의 스펙트럼을 뺀 스펙트럼을 표시하는 도면이다.
도 19(a)는 시료 9 및 시료 10에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 입자, 즉 세포의 밀도 및 클로로필 유래의 형광을 나타내지 않는 입자, 즉 전분 입자의 밀도의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 시료 9 및 시료 10에서의 배양액 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (c)는 시료 9 및 시료 10에 있어서의 세포 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 또한 (b) 및(c)에서, 「TAP normal」, 「TAP N-free」는 각각 「질소원을 함유하는 TAP 배지」, 「질소원을 함유하지 않는 TAP배지」를 의미한다.
도 20(a)는 시료 11 및 시료 12에 있어서의 클로로필 유래의 형광을 나타내는 입자, 즉 세포의 밀도 및 클로로필 유래의 형광을 나타내지 않는 입자, 즉 전분 입자의 밀도의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 시료 11 및 시료 12에 있어서의 배양액 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (c)는 시료 11 및 시료 12에 있어서의 세포 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 또한 (b) 및(c)에서, 「TAP normal」, 「TAP N-free」는 각각 「질소원을 함유하는 TAP 배지」, 「질소원을 함유하지 않는 TAP배지」를 의미한다.
Figure 1 shows the results of examining the proliferation capacity and starch production capacity of the GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1, (a) is a graph showing the growth capacity of the GSH1 overexpressing strain, (b) is 309 hours from the start of culture (C) is a figure which shows the result of the urea starch reaction in the sample 4. FIG.
Figure 2 shows the results of examining the proliferation capacity and starch production capacity of the parent strain (wild-type strain), (a) is a graph showing the growth capacity of the parent strain (wild-type strain), (b) is a culture medium after 215 hours after the start of culture It is a figure which shows the state of.
Fig. 3 shows the results of examining the state of the parent strain (wild strain strain) of Sample 8, and (a) shows the histogram of cells (particles) showing chlorophyll-derived fluorescence in the parent strain (wild strain strain) of Sample 8. (B) is a figure which shows the correlation of the particle | grains floating in the culture of the parent strain (wild-type strain) of the sample 8, and the complexity inside a particle | grain.
4 shows the results of examining the state of GSH1 overexpression strain of Sample 4, (a) is a diagram showing a histogram of cells (particles) showing fluorescence of chlorophyll in GSH1 overexpression strain of Sample 4, ( b) shows the correlation between the size of particles suspended in the culture of GSH1 overexpressing strain of Sample 4 and the complexity within the particles.
FIG. 5 is a graph showing changes over time in the particles showing fluorescence derived from chlorophyll, that is, cells not showing fluorescence derived from chlorophyll, that is, starch particles, in samples 9 and 10, and (b). ) Is a graph showing the change over time of the starch amount per culture in Samples 9 and 10, and (c) is a graph showing the change over time in the amount of starch per cell in Samples 9 and 10. In addition, in (b) and (c), "TAP normal" and "TAP N-free" mean "TAP medium containing a nitrogen source" and "TAP medium containing no nitrogen source", respectively.
FIG. 6 (a) is a graph showing changes over time in the chlorophyll-derived particles, that is, the cells and the fluorescence-derived fluorescence-derived particles, ie, the density of starch particles, in Samples 11 and 12; , (b) is a graph showing the change over time of the starch amount per culture in Samples 11 and 12, and (c) is a graph showing the change over time of the starch amount per cell in Samples 11 and 12. to be. In addition, in (b) and (c), "TAP normal" and "TAP N-free" mean "TAP medium containing a nitrogen source" and "TAP medium containing no nitrogen source", respectively.
FIG. 7 (a) is a graph showing the change over time of the density of chlorophyll-derived fluorescence in GSH1 overexpressing strain and parent strain (wild-type strain) and the density of particles having no chlorophyll-derived fluorescence. b) is a graph showing changes over time in the amount of starch per culture.
Fig. 8 shows the results of urea starch reaction in GSH1 overexpressing strains and parent strains (wild-type strains).
9 is a diagram showing the results of examining the proliferation capacity of GSH1 overexpressing strains.
Fig. 10 shows the results of examining the state of GSH1 overexpressing strains at each passage point, and (a) shows the size and intracellular complexity of the cells of GSH1 overexpressing strains when “passage 1” shown in Fig. 9 is performed. (B) is a diagram showing a correlation between the size of cells of GSH1 overexpressing strain and the complexity within the cells when "passage 2" shown in FIG. 9 is performed. c) is a diagram showing the correlation between the size of cells of GSH1 overexpressing strain and the complexity within the cells when "passage 3" shown in FIG. 9 is performed.
11 is a view showing the results of observing the shape of the starch particles released out of the cells from the GSH1 overexpressing strain, (a) is a view showing the results of observing the starch particles using a scanning electron microscope, ( b) shows the results of the urea starch reaction in the starch particles released from the GSH1 overexpressing strain, (c) is a case where BSO, an inhibitor of GSH synthase, is added to the medium so that the final concentration is 8 mM , GSH1 overexpressing starch production capacity.
Fig. 12 shows the result of examining the maintenance production capacity of GSH1 overexpressing strain, (a) is a diagram showing a histogram of cells showing fluorescence derived from nile red in the parent strain (wild-type strain), ( b) shows a histogram of cells exhibiting fluorescence of Nile red urea in GSH1 overexpressing strain, and (c) shows observation results by confocal laser microscopy of Nile stained parent strain (wild-type strain). It is a figure, (d) is a figure which shows the observation result by the confocal laser microscope of GSH1 overexpression strain stained with Nile red.
Figure 13 shows the results of examining the state of GSH1 overexpressing strain, (a) is a diagram showing the correlation between the size of the cells and the complexity of the GSH1 overexpressing strain, (b) is GSH1 overexpressing cells Is a graph showing the correlation between the size of and the fluorescence intensity derived from Nile red. (D) is a diagram showing the correlation between the cell size of the parent strain (wild-type strain) and the complexity within the cell.
Fig. 14 shows the results of gas chromatography mass spectrometry.
FIG. 15 shows the results of examining the state of the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) and its parent strain (sta6-), and (a) shows the correlation between the cell size of the parent strain (sta6-) and intracellular complexity. (B) is a diagram showing the correlation between the size of the cells in the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) strain and the complexity within the cells.
Figure 16 shows the results of the maintenance of the production capacity of GSH1 overexpression (sta6- background) and its parent strain (sta6-) after preculture and 3 days after medium exchange, (a) is GSH1 overexpression after preculture (sta6-background) and histogram of cells showing fluorescence derived from Nile red in its parent strain (sta6-), (b) is GSH1 overexpressing strain 3 days after medium exchange (sta6-background) And a histogram of cells showing fluorescence derived from Nile red in its parent strain (sta6- strain).
It is a figure which shows the result of having examined the amount of chlorophylls of GSH1 overexpression strain manufactured in Example 1. FIG.
FIG. 18 shows the results obtained by examining the absorption spectra of pigments extracted from transformants of Cyanobacteria, EcgshA plus and EcgshA minus, (a) is a diagram showing the absorption spectrum of EcgshA plus strain, (b) Is a figure which shows the absorption spectrum of EcgshA minus stock, (c) is a figure which shows the spectrum which subtracted the spectrum of EcgshA minus stock from the spectrum of EcgshA plus stock.
19 (a) is a graph showing the change over time of the chlorophyll-derived particles, ie, the density of cells and the fluorine-derived fluorescence, that is, the density of starch particles in Samples 9 and 10; , (b) is a graph showing the change over time of the starch amount per culture in Samples 9 and 10, (c) is a graph showing the change over time of the starch amount per cell in Samples 9 and 10 to be. In (b) and (c), "TAP normal" and "TAP N-free" mean "a TAP medium containing a nitrogen source" and "a TAP medium containing no nitrogen source", respectively.
20 (a) is a graph showing changes over time in the chlorophyll-derived particles, that is, the cells and the fluorine-derived fluorescence-derived particles, that is, the density of starch particles, in Samples 11 and 12; , (b) is a graph showing the change over time of the starch per culture medium in Samples 11 and 12, (c) is a graph showing the change over time of the amount of starch per cell in Samples 11 and 12 It is a graph. In (b) and (c), "TAP normal" and "TAP N-free" mean "a TAP medium containing a nitrogen source" and "a TAP medium containing no nitrogen source", respectively.

이하 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 기술된 범위내에서 다양한 변형을 가한 양상으로 실시할 수 있다. 또한 본 명세서중에 기재된 학술문헌 및 특허문헌의 모두가 본 명세서 중에 서 참고로서 인용된다. 또한 본 명세서에 있어서 특별히 기재하지 않는 한, 수치 범위를 표시하는「A~B」는 「A 이상, B 이하」를 의미한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail. However, the present invention is not limited to this, and may be practiced with various modifications within the described range. In addition, all of the scholarly documents and patent documents described in this specification are incorporated by reference in this specification. In addition, "A-B" which shows a numerical range means "A or more and B or less" unless there is particular notice in this specification.

[1. 본 발명에 따른 조류][One. Algae according to the present invention]

본 발명에 따른 조류는 염록체내의 글루타티온 농도가 증가한 것이면 좋으며, 기타의 구성은 한정되지 않지만 광합성 산물의 생산성이 향상하고 있는 조류인 것이 바람직하다.The alga according to the present invention may be one in which the concentration of glutathione in the chloroplast is increased, and the other algae is not limited but is preferably an algae in which the productivity of the photosynthetic product is improved.

여기서 본 발명에 있어서「염록체내의 글루타티온 농도가 증가한다」라 함은 동일 종류의 야생형 조류의 염록체내의 글루타티온 농도와 비교하여 염록체내의 글루타티온 농도가 높다는 것을 의미한다. 동일 조건에서 재배한 동일 종류의 야생형 조류의 염록체내의 글루타티온 농도와 비교하여 염록체내의 글루타티온 농도가 1.1배 이상인 경우에, 염록채내의 글루타티온 농도가 증가하고 있는 것으로 판단하는 것이 바람직하며, 추가로 t검정에서 5% 수준의 유의차가 있는 경우에, 염록체 내의 글루타티온 농도가 증가하고 있는 것으로 판단하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 야생형 조류의 염록체 내의 글루타티온 농도는 동일한 방법으로 동시에 측정한 것이 바람직하지만, 배경 데이터로서 축적된 데이터를 사용할 수 있다.Here, in the present invention, "the concentration of glutathione in the chloroplast increases" means that the glutathione concentration in the chloroplast is higher than that of the glutathione in the chloroplast of the same type of wild type algae. When the glutathione concentration in the chloroplast is 1.1 times or more compared to the glutathione concentration in the chloroplast of the same type of wild-type algae grown under the same conditions, it is preferable to determine that the glutathione concentration in the chloroplast is increasing. If there is a significant difference of 5% in the assay, it is more preferable to determine that the glutathione concentration in the chloroplast is increasing. The glutathione concentration in the chloroplasts of wild-type algae is preferably measured at the same time by the same method, but the accumulated data can be used as background data.

조류의 염록체내의 글루타티온 농도는 레독스 상태를 반영하여 색조가 변화하는 분자 프로브인, roGFP2를 염록체내에 존재시키는 방법에 의해 직접 측정할 수 있다 (예를 들면, Mayer AJ, et al. (2007) Plant Journal 52: 973-986. Redox-sensitive GFP in Arabidopsis thaliana is a quantitative biosensor for the redox potential of the cellular glutathione redox buffer. 및 Gutscher M. et al. (2008) Nat Methods 5: 553-559. Real-time imaging of the intracellular glutathione redox potential을 참조). 또한 이 이외에도, 글루타티온 생합성계에 관여하는 단백질의 발현량, 또는 상기 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 발현량을 지표로서, 이들이 증가하는 경우에 글루타티온 농도가 증가하고 있는 것으로 간접적으로도 측정할 수 있다. 단백질이나 폴리뉴클레오티드의 발현량의 측정방법에 대하여는 종래 공지의 수법을 적절하게 이용할 수 있다.Glutathione concentration in the chloroplasts of algae can be measured directly by the presence of roGFP2 in the chloroplast, a molecular probe that changes color tone to reflect the redox state (eg, Mayer AJ, et al. (2007) Plant Journal 52: 973-986.Redox-sensitive GFP in Arabidopsis thaliana is a quantitative biosensor for the redox potential of the cellular glutathione redox buffer. And Gutscher M. et al. (2008) Nat Methods 5: 553-559. -time imaging of the intracellular glutathione redox potential). In addition to this, the expression level of the protein involved in the glutathione biosynthesis system or the expression level of the polynucleotide encoding the protein can be measured indirectly as the glutathione concentration is increased when they increase. As a method for measuring the expression level of proteins and polynucleotides, conventionally known methods can be appropriately used.

상기 「글루타티온」(glutathione)으로서는 환원형 글루타티온 (이하 GSH」라 한다) 및 산화형 글루타티온 (이하 「GSSG」가 있다. 본 발명에 따른 방법에 있어서는 GSH는 GSSG의 어느 한쪽의 글루타티온의 농도를 증가시킬 수 있고, GSH 및 GSSG 양쪽의 농도를 증가시킬 수 있다.Examples of the "glutathione" include reduced glutathione (hereinafter referred to as GSH) and oxidized glutathione (hereinafter referred to as "GSSG"). In the method according to the present invention, GSH is used to increase the concentration of either glutathione of GSSG. Can increase the concentration of both GSH and GSSG.

또한 「광합성 산물의 생산성이 향상한다」라 함은 동일 종류의 야생형 조류의 광합성 산물의 생산성과 비교하여, 광합성 산물의 생산성이 많다는 것을 의미한다. 동일 조건에서 재배한 동일 종류의 야생형 조류의 광합성 산물의 생산성과 비교하여, 광합성 산물의 생산성이 1.1배 이상인 경우에, 광합성 산물의 생산성이 향상하는 것으로 판단하는 것이 바람직하며, 추가로 t검정에서 5% 수준의 유의차가 있는 경우에, 광합성 산물의 생산성이 향상하는 것으로 판단하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들면 조사하는 광의 조건 (광량, 강도, 시간 등), 투여하는 영양소, 단위 시간당 기아상태로 하는 공정이 필수적인가 여부, 배양온도 등의 다양한 관점에서 생산성을 평가할 수 있다.In addition, "the productivity of a photosynthetic product improves" means that the productivity of a photosynthetic product is high compared with the productivity of the photosynthetic product of the wild-type algae of the same kind. When the productivity of the photosynthetic product is 1.1 times or more compared with the productivity of the photosynthetic product of the same type of wild type algae grown under the same conditions, it is preferable to judge that the productivity of the photosynthetic product is improved. When there is a significant difference of the% level, it is more preferable to judge that the productivity of the photosynthetic product is improved. For example, productivity can be evaluated from various viewpoints, such as the conditions of light to be irradiated (light quantity, intensity, time, etc.), the nutrients to be administered, whether the process of starvation per unit time is essential, and the culture temperature.

또한 본 명세서에 있어서 상기 「광합성 산물(photosynthate)라 함은 조류가 광합성에 의한 탄소 고정에 의해 생산하는 물질을 가르키며, 구체적으로는 예를 들면 당류 (예를 들면, 전분), 유지 등의 바이오매스 및 그의 파생물 (대사산물 등)을 가르킨다. 또한 여기서 말하는 광합성에 의한 탄소고정이라 함은 광에너지에 유래하는 화학에너지를 이용한 탄소화합물의 대사 전반을 가르킨다. 따라서 대사계에 포함되는 탄소의 유래는 이산화 탄소 등의 무기 화합물에 한정되지 않고, 산소 등의 유기 화합물도 포함된다.In addition, in the present specification, the term "photosynthate" refers to a substance that algae produces by carbon fixing by photosynthesis, and specifically, for example, biomass such as sugars (for example, starch), fats and oils, and the like. And derivatives thereof (such as metabolites). In addition, carbon fixation by photosynthesis here refers to the overall metabolism of carbon compounds using chemical energy derived from light energy. Therefore, the origin of carbon contained in a metabolic system is not limited to inorganic compounds, such as carbon dioxide, and organic compounds, such as oxygen, are also included.

본 명세서에 있어서 상기「조류」로서는 광합성 능력을 가지며, 광합성 산물을 생성가능한 조류이면 특히 한정되지 않는다. 이와 같은 조류로서는 예를 들면 녹조 식물문의 녹조강으로 분류되는 미세 조류가 열거되며, 더욱 구체적으로는, 녹조강의 클라미도모나스속에 속하는 클라미도모나스. 라인하르드티(Chlamydomonas reinhardrii), 클라미도모나스 모에부시 (Chlamydomonas moewusii), 클라미도모나스 유가메토스 (Chlamydomonas eugametos), 클라미도모나스 세그니스(Chlamydomonas segnis) 등; 녹조강의 두나리엘라속에 속하는 두나리엘라 살리나 (Dualiella salina), 두나리엘라 테르티올렉타 (Dunaliella tertiolecta), 두나리엘라 프리모렉타 (Dunaliella primolecta) 등; 녹조강의 클로레라 속에 속하는 클로레라 불가리스 (Chlorella vulgaris); 클로레라 피레노이도사 (Chlorella pyrenoidosa) 등; 녹조강의 해마토코커스속에 속하는 헤마토코커스 플비아리스(Haematococcus pluvialis) 등; 녹조강의 클로로코컴속에 속하는 클로로코컴 리토랄레 (Chlorococcum littorale) 등, 녹조강 또는 황록색 조강의 보트리오코커스속에 속하는 보트리오코커스 브라우니 (Botryocuccus braunii)등; 녹조강의 코리시스티스속에 속하는 코리시스티스 마이너 (Choricystis minor) 등; 녹조강의 슈도코리시스티스 속에 속하는 슈도코리시스티스 엘립소이데아 (Pseudochoricystis ellipsoidea) 등; 규조강의 암포라속에 속하는 암포라 (Amphora sp.) 등; 규조강의 니슈치아 속에 속하는 니슈치아 알바 (Nitzschia alba), 니쯔치아 클로스테륨 (Nitzchia closterium), 니쯔치아 라에비스 (Nitzschia laevis)등; 과편모조강의 크립테코디늄 속에 속하는 크립테코디늄 코니 (Crypthecodinium cohnii)등; 연두벌레강의 연두벌레속에 속하는 유글레나 그라시리스 (Euglena gracilis), 유그레나 프록시마 (Euglena proxima) 등; 섬모충문의 짚신벌레속에 속하는 파라메시움 부르사리아 (Paramecium bursaria) 등; 감조문의 시네코코커스속에 속하는 시네코코커스 아쿠아티리스 (Synechococcus aquatilis), 시네코코커스 에론가타스 (Syhnechococcus elongatus)등; 감조문 스피리나 속에 속하는 스피리나 플라텐시스 (Spirulina platensis), 스피리나 서브살사(Spriulina subsalsa) 등; 감조문의 프로클로로코커스 속에 속하는 프로클로코커스 마리누스 (Prochlorococcus marinus) 등; 감조문의 오시스티스 속에 속하는 오시티스 폴리모르파 (Oocystis polymorpha) 등; 등이 예시된다.In the present specification, the "algae" is not particularly limited as long as it has a photosynthetic ability and can produce a photosynthetic product. Such algae include, for example, fine algae classified as green algae of the algae plant gate, and more specifically, chlamidomonas belonging to the genus Klamido-monas of algae. Chlamydomonas reinhardrii, Chlamydomonas moewusii, Chlamydomonas eugametos, Chlamydomonas segnis and the like; Dunaliella salina, Dunaliella tertiolecta, Dunaliella primolecta, etc. belonging to the genus Dunariella of the green algae; Chlorella vulgaris, belonging to the genus Chlorella of the algae river; Chlorella pyrenoidosa and the like; Haematococcus pluvialis belonging to the genus Hamatococcus of the green algae; Chlorococcum littorale belonging to the genus Chlorococum of the green algae, Botryocuccus braunii belonging to the genus Boliococcus of the green algae or yellow-green crude river, etc .; Choricystis minor, belonging to the genus Corsistis of the algae river; Pseudochoricystis ellipsoidea, belonging to the genus Pseudochonsisis of the green algae; Amphora sp., Belonging to the genus Amphora of diatom steel; Nitzschia alba, Nitzchia closterium, Nitzschia laevis and the like belonging to the Nischchia genus of diatom steel; Crypthecodinium cohnii belonging to the genus Cryptocodinium of overstretched steel; Euglena gracilis, Euglena proxima, etc., belonging to the genus Pseudomonas aureus in the order of the order; Paramecium bursaria belonging to the genus Streptococcus of the ciliary worm; Synechococcus aquatilis belonging to the genus Cenecoccus genus, Synene coccus elongatus, etc .; Spirulina platensis, Spriulina subsalsa, etc. belonging to the genus Saprina spina; Prochlorococcus marinus belonging to the genus Prochlorococcus genus; Oocystis polymorpha belonging to the genus Ossistis; And the like.

엽록체 내의 글루타티온 농도가 증가하는 조류를 수득하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 방법에 대하여 후술하는 「2. 본 발명에 따른 조류의 제조방법」의 항에서 구체적으로 설명한다.The method for obtaining algae with increasing glutathione concentration in the chloroplasts is not particularly limited. Such a method will be described later in "2. The method of preparing algae according to the present invention ”will be described in detail.

본 발명에 따른 조류는 엽록체에 있어서 γ-글루타밀시스테인 합성효소 (이하, 「GSH1」이라 칭하는 경우도 있다), 글루타티온 합성효소 (이하,「GSH2」라 칭하는 경우도 있다), ATP설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 단백질의 발현량 및/또는 활성이 증가하는 것이 바람직하다. 이들의 단백질은 엽록체내의 글루타티온 생합성계에 관여하는 효소이며, 이들의 발현량의 증가가 즉 엽록체내의 글루타티온 농도의 증가로 파악할 수 있다.The alga according to the present invention is a γ-glutamylcysteine synthetase (hereinafter sometimes referred to as "GSH1"), glutathione synthase (hereinafter sometimes referred to as "GSH2") in the chloroplast, ATP sulfrilase, Preferably, the expression level and / or activity of at least one protein selected from the group consisting of adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase and serineacetyl transferase is increased. These proteins are enzymes involved in the glutathione biosynthesis system in the chloroplast, and the increase in their expression level can be understood as the increase in the glutathione concentration in the chloroplast.

또한 본 발명에 따른 조류는 GSH1, GSH2, ATP설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레이티드가 도입될 수 있다. 이러한 외인성 폴리뉴클레오티드가 도입되며, 또한 (과잉) 발현되어 있는 조류라 함은 즉 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 조류라고 말할 수 있다.In addition, the alga according to the present invention comprises at least one protein selected from the group consisting of GSH1, GSH2, ATP sulfrilase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthase and serineacetyl transferase. Polynucleotides that encode may be introduced. Algae in which such exogenous polynucleotides are introduced and (over) expressed can be said to be algae with increased glutathione concentration in the chloroplast.

환언하면, 본 발명은 GSH1, GSH2, ATP설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레이티드가 도입되며, 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 형질전환 조류를 제공하는 것이라고 말할 수 있다. 이러한 형질전환 조류는 당연한 것이면서 광합성 산물의 생산성이 향상하는 것이다.In other words, the present invention encodes at least one protein selected from the group consisting of GSH1, GSH2, ATPsulfurase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase and serineacetyl transferase. It can be said that the polynucleotide is introduced to provide a transgenic alga with increased glutathione concentration in the chloroplast. Such a transgenic alga is natural and increases the productivity of photosynthetic products.

또한 본 발명에 따른 조류에서는 상기 γ-글루타밀시스테인 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 이하의 (a)~(d)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:In the alga according to the present invention, the polynucleotide encoding the γ-glutamylcysteine synthetase may be selected from the group consisting of the following (a) to (d):

(a) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드;(a) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;

(b) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열에 있어서, 1 또는 수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가되는 아미노산 서열로 이루어지며, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드;(b) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the polynucleotide consists of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and which encodes a polypeptide having γ-glutamylcysteine synthase activity;

(c) 서열번호 2로 나타내는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레이티드;(c) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2;

(d) 상기 (a)~(d)의 폴리뉴클레오티드 중의 어느 하나의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 염기 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드와 스트린전트 한 조건하에서 하이브리다이즈(hybridize) 하고, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드. 상기 (a) ~ (d)의 폴리뉴클레오티드의 상세한 사항에 대해서는 후술한다.(d) hybridize to polynucleotide consisting of a nucleotide sequence complementary to any one of the polynucleotides of (a) to (d) above under stringent conditions, and furthermore gamma -glutamylcysteine Polynucleotides encoding polypeptides having synthetase activity. The detail of the polynucleotide of said (a)-(d) is mentioned later.

또한 본 발명의 조류에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드가 조류의 세포내에 도입되어 있다는 것은 종래 공지의 PCR법, 서던 하이브리다이제이션법, 노던 하이브리다이제이션법 등에 의하여 확인할 수 있다. 또한 폴리뉴클레오티드가 코딩하는 단백질의 발현을, 종래 공지의 면역학적 수법에 의해 측정하는 것도 확인 가능하다. 또한 폴리뉴클레오티드가 코딩하는 단백질이 나타내는 효소활성을, 종래 공지의 생화학적 수법에 의해 측정하는 것도 확인 가능하다.In the alga of the present invention, it can be confirmed that the polynucleotide is introduced into the algae cell by conventionally known PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, and the like. It is also possible to confirm the expression of the protein encoded by the polynucleotide by conventionally known immunological methods. It is also possible to confirm the enzyme activity exhibited by the protein encoded by the polynucleotide by conventionally known biochemical techniques.

본 발명의 조류는 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가하고 있으므로써, 질소기아 상태로 만들지 않아도 조류의 세포내에 있어서의 광합성 생산물의 생산 및/또는 축적을 유도할 수 있다. 이 때문에 본 발명의 조류를 사용하면 광합성 산물의 축적을 유도하기 위한 질소를 함유하지 않는 배양액으로의 교환이 불필요하게 된다. The algae of the present invention are capable of inducing the production and / or accumulation of photosynthetic products in algae cells without the need for nitrogen starvation due to the increased glutathione concentration in the chloroplasts of the algae. For this reason, the use of the algae of the present invention eliminates the need for replacement with a culture medium that does not contain nitrogen for inducing the accumulation of photosynthetic products.

본 발명의 작용효과를 야생형과 대비하여 설명하면 이하와 같다. 우선 종속 영양조건 (초산등의 탄소원이 있는 경우)에 있어서 질소 기아 상태로 한 경우, 야생형의 조류는 증식기에 약간 세포내에 광합성 산물을 축적하고, 또한 정상기에 광합성 산물을 축적하지만, 세포외에서는 거의 광합성 산물이 검출되지 않는다. 이것에 대하여 본 발명에 따른 조류에서는 증식기 (대수 증식기) 및 정상기의 어느 것에 있어서도 광합성 산물을 생산, 축적하고, 추가로 세포외에서 다량의 광합성 산물이 검출된다. 또한 종속영양 조건에 있어서 질소기아 상태로 하지 않은 경우, 야생형의 조류는 증식기에 최소한 세포내에 광합성 산물을 축적하지만, 정상기에는 추가로 그의 축적은 저하하고, 세포외에서는 거의 검출되지 않는다. 한편, 본 발명에 따른 조류에서는 증식기 및 정상기의 어느 것에 있어서도 광합성 산물을 생산, 축적하고, 세포외에 있어서도 많은 광합성 산물이 검출된다.Referring to the effect of the present invention in comparison with the wild type is as follows. In the case of nitrogen starvation under heterotrophic conditions (with a carbon source such as acetic acid), wild-type algae accumulate slightly photosynthetic products intracellularly during the growth phase and also accumulate photosynthetic products during the normal phase, but rarely outside the cells. Photosynthetic products are not detected. On the other hand, in the algae according to the present invention, photosynthetic products are produced and accumulated in both the growth phase (logarithmic growth phase) and the normal phase, and a large amount of photosynthetic products are detected extracellularly. In the heterotrophic condition, when not in a nitrogen starvation state, the wild-type algae accumulate at least the photosynthetic product in the cell at the growth stage, but its accumulation further decreases in the normal phase and is rarely detected in the extracellular phase. On the other hand, in the algae according to the present invention, photosynthetic products are produced and accumulated in both the growth phase and the normal phase, and many photosynthetic products are detected also in the extracellular phase.

다음에, 독립영양 조건 (광합성에 의한 이산화 탄소고정에 의존하여 증식하는 조건)에서는, 일반적으로 야생형의 조류에서는, 질소 기아시의 광합성 산물 축적 유도에 필요한 광량은 종속영양조건의 경우보다 많이 필요하게 된다. 이것에 대하여 본 발명에 따른 조류에서는 특히 광강도를 강하게 하지 않아도 광합성 산물은 계속 생산된다. 물론 조사하는 광이 강한 만큼 본 발명에 따른 조류에 있어서도 광합성 산물의 생산성은 향상한다. 예를 들면 조류로서 크라미도모나스를 사용하는 경우, 그의 특성으로부터 광합성 산물의 생산에는 더욱 강한 광을 조사하는 편이 유리하지만, 야생형의 조류에 비하여, 본 발명에 따른 조류는 광량에 의한 광합성 산물의 축적 제한은 지극히 한정적이다는 점이 특징이라 말할 수 있다.Next, under autotrophic conditions (proliferation dependent on carbon dioxide fixation by photosynthesis), generally in wild type algae, the amount of light required to induce photosynthetic product accumulation in nitrogen starvation is more necessary than in heterotrophic conditions. do. On the other hand, in the algae according to the present invention, photosynthetic products continue to be produced even without increasing the light intensity. Of course, as the light to be irradiated is strong, the productivity of the photosynthetic product also improves in the alga according to the present invention. For example, when using chlamidomonas as algae, it is advantageous to irradiate stronger light for the production of photosynthetic products from its characteristics, but compared to wild type algae, algae according to the present invention accumulate photosynthetic products by light quantity. It can be said that the limitation is extremely limited.

또한 본 발명의 조류는 배양 밀도가 작게 유지된다는 특징이 있다. 이 때문에 본 발명의 조류는 광의 이용효휼이 높다. 그리하여 동일 광량 (밝기)에서도 동일 종류의 야생형 조류에 비하여, 더욱 많이 광합성 산물을 생산, 축적시킬 수 있다. 일반적으로, 세포밀도가 적당한 수준에 있는 (예를 들면, 야생형보다 낮게 유지되는) 경우, 광의 이용효율의 점에서 유용성이 있다. 구체적으로, 광합성 산물의 생산능력은 세포밀도가 상승함에 따라 배양 탱크 표층에 존재하는 세포에 의한 "그늘 효과"(shading effect)에서 배양탱크 심층에 도달하는 광이 감쇄되기 때문에, 어느 점에서 한계에 도달한다고 하는 문제가 있지만, 본 발명의 조류에서는 배양 밀도가 야생형에 비하여 작게 유지되기 때문에, 이와 같은 문제를 회피할 수 있다. In addition, the alga of the present invention is characterized in that the culture density is kept small. For this reason, the alga of this invention has a high utilization efficiency of light. Thus, the same amount of light (brightness) can produce and accumulate more photosynthetic products than the wild-type algae of the same species. In general, when the cell density is at an appropriate level (eg, kept lower than the wild type), it is useful in terms of light utilization efficiency. Specifically, the ability to produce photosynthetic products is limited in some respects because the light that reaches the culture tank depth is attenuated by the "shading effect" caused by the cells present in the culture tank surface as the cell density increases. Although there is a problem of reaching, in the algae of the present invention, since the culture density is kept smaller than that of the wild type, such a problem can be avoided.

추가로, 본 발명의 조류는 배양시간에 대응하여 직선적으로 전분입자의 축적을 증가시킬 수 있다. 이 때문에 이와 같은 배양 상태를 물의 보급 또는 배지의 첨가에 의해 유지함으로써, 소위 연속 배양에 의해 광합성 산물을 연속적으로 생산할 수 있다 (예를 들면, 전분을 전분 입자로서 연속적으로 생산하는 등).In addition, the algae of the present invention can increase the accumulation of starch particles linearly corresponding to the incubation time. For this reason, by maintaining such a culture state by supplying water or adding a medium, it is possible to continuously produce photosynthetic products by so-called continuous culture (for example, continuously producing starch as starch particles).

또는, 본 발명의 조류는 배양 밀도들 증가시키기 위한 공간적 여지가 야생형에 비하여 크다. 인위적 조작 (예를 들면 여과공정 등에 의한 세포 분산매 (예를 들면 수분)의 감량 등)에 의해, 광합성 산물의 생산성이 포화하는 한도까지, 그의 배양밀도를 상승시켜서, 광합성 산물을 효과적으로 생산할 수 있다.Alternatively, the algae of the present invention have greater space for increasing the culture densities than the wild type. By artificial manipulation (e.g., loss of cell dispersion medium (e.g. moisture) by a filtration process or the like), the culture density can be increased to the extent that the productivity of the photosynthetic product is saturated, thereby effectively producing the photosynthetic product.

또한 본 발명의 조류는 휴지 세포가 작다. 따라서 본 발명의 조류를 사용하여 바이오매스를 제조하면 수율이 좋고, 배양액을 절약할 수 있다. 또한 폐기물이 적기 때문에, 폐기물의 처분 비용 (탈수, 소각, 매립 등)을 작게 할 수 있으며, 특히 배치 배양을 행하는 경우에 유리하다. 또한 폐기물이 적은 것은 수율이 좋은 것으로 된다. 구체적으로, 예를 들면 와인 양조 등 발효에서의 폐기물 중의 고형물은 대부분이 세포이지만, 본 발명의 조류는 전분 입자의 방출과 함께 세포가 파열, 자기 융해하기 때문에, 죽은 세포의 분해물이 다른 세포의 영양에 의해 수율이 좋게 된다. In addition, the alga of the present invention is small in resting cells. Therefore, if the biomass is prepared using the alga of the present invention, the yield is good, and the culture solution can be saved. In addition, since there is little waste, the waste disposal cost (dehydration, incineration, landfill, etc.) of a waste can be made small, and it is especially advantageous when batch culture is performed. In addition, the less waste is a good yield. Specifically, for example, most of the solids in the waste from fermentation such as wine brewing are cells, but the algae of the present invention rupture and self-melt together with the release of starch particles. The yield is good.

추가로 본 발명의 조류는 조류의 세포내에 축적된 광합성 산물을 세포밖으로 배출시킬 수 있기 때문에, 광합성 산물의 회수가 용이하다. 예를 들면 광합성 산물이 전분인 경우에, 광합성에 의해 축적한 전분을 조류의 세포를 파괴하지 않고도 전분입자로서 세포 밖으로 배출시킬 수가 있다. 이 때문에 본 발명의 조류를 사용하여 바이오매스를 제조하면 전분의 정제를 비교적 용이하게 행할 수 있다.In addition, since the algae of the present invention can discharge the photosynthetic products accumulated in the cells of the algae to the outside of the cells, recovery of the photosynthetic products is easy. For example, when the photosynthetic product is starch, the starch accumulated by photosynthesis can be discharged out of the cells as starch particles without destroying the cells of algae. For this reason, when biomass is manufactured using the algae of this invention, a starch can be refine | purified comparatively easily.

본 발명의 조류에 의해 생성된 전분입자는 미소하다는 것이 특징이다. 예를 들면 옥수수, 감자, 소맥 등에 의해 만들어진 일반적인 전분 입자는 평균입자 직경이 10~50 ㎛인 것에 반하여, 본 발명의 조류에 의해 생성된 전분 입자는 그의 평균입자 직경이 장경으로 1.3㎛ (표준편차 0.181), 단경으로 1.0㎛ (표준편차 0.204)인 미소하고 균일한 입자이다. 쌀이나 퀴노아(quinoa) 등은 평균 입자 직경이 2~3 ㎛ 정도의 미소한 전분 입자를 제조하지만, 그들은 옥수수, 감자, 소밀 등이 만들어지는 전분 입자와 마찬가지로, 밀착에 의해 조직화한 배유를 형성한다. 따라서 옥수수, 감자, 소밀, 쌀, 퀴노아 등을 원재료로 하여, 서로 분해된 미소한 전분 입자를 조제하는데는, 연마 등 비용이 드는 처리가 필요하다. 이러한 미소한 전분 입자는 의약품의 제조에 있어서 유용하다. 즉 본 발명의 조류를 사용하면, 미소하고 크가가 균일한 전분 입자를 대량으로 생산할 수 있음과 동시에, 전분입자는 조류의 세포 밖으로 배출되기 때문에 정제를 비교적 용이하게 행할 수 있다. 게다가 이들의 전분입자는 마쇄 등의 처리를 하는 것이 아니라, 서로 따로 분리되어 있는 상태가 된다.The starch particles produced by the algae of the present invention are characterized in that they are minute. For example, general starch particles made by corn, potato, wheat, etc. have an average particle diameter of 10-50 μm, whereas starch particles produced by the algae of the present invention have a mean diameter of 1.3 μm (standard deviation). 0.181), and are fine and uniform particles having a short diameter of 1.0 mu m (standard deviation 0.204). Rice and quinoa produce fine starch particles with an average particle diameter of about 2 to 3 µm, but they form a close-typed endosperm, like starch particles from which corn, potatoes, and wheat are made. do. Therefore, in order to prepare the finely divided starch particles which are decomposed from each other using corn, potatoes, wheat, rice, quinoa and the like as raw materials, an expensive process such as polishing is required. Such fine starch particles are useful in the manufacture of pharmaceuticals. That is, when the alga of the present invention is used, it is possible to produce a large amount of fine and uniform starch particles, and at the same time, since the starch particles are discharged out of the algae cells, purification can be performed relatively easily. Moreover, these starch particles do not undergo grinding or the like, but are separated from each other.

이와 같이, GSH1 과잉 발현주에 의해 생성되는 전분 입자는 옥수수, 감자, 소맥 등에 의해 만들어지는 일반적인 전분 입자에 비하여 미소하다. 이러한 미소한 전분 입자는 의약품의 제조에 있어서 유용하다. 구체적으로는, 이러한 미소한 전분입자는 폐의 세기관지의 직경보다 작기 때문에, 폐질환의 치료약을 세기관지에까지 송달시키기 위한 담체 (치료약과 전분 미소입자를 조합시킨 드라이 파우더 인헤일러)로서의 이용이 기대된다.As such, starch particles produced by GSH1 overexpressing strains are finer than general starch particles produced by corn, potatoes, wheat and the like. Such fine starch particles are useful in the manufacture of pharmaceuticals. Specifically, since the fine starch particles are smaller than the diameter of the bronchioles of the lungs, they are expected to be used as carriers (dry powder inhalers in which therapeutic drugs and starch microparticles are combined) for delivering a therapeutic agent for lung disease to the bronchioles.

또한 전분입자의 표면에 펩티드성의 항원을 제시함으로써, 소위 「식용 백신」으로서 활용하는 것이 기대된다 (예를 들면, Dauville'e et al. 2010, PLos One Vol. 5, No. 12, e15424; 일본특허 공보 2003-500060호 공보 (특허출원 2000-620111호 공보)에는 말라리아 항원을 크라미도모나스의 전분 입자 표면에 제시하는 것이 개시되어 있다).In addition, by presenting a peptidic antigen on the surface of starch particles, it is expected to be utilized as a so-called "edible vaccine" (for example, Dauville'e et al. 2010, PLos One Vol. 5, No. 12, e15424; Japan). Patent publication 2003-500060 (patent application 2000-620111 discloses the presentation of malaria antigens to the surface of starch particles of Chlamydomonas).

또한 글루타티온은 세포내의 산화 환원 상태를 조절하는 물질이며, 세포 또는 기관의 분화 조절제로서 기능할 수 있는 것 (국제공개 제01/080638호 팜플렛을 참조), 및 식물 생장 조절 보조제로서 기능할 수 있는 것 (일본국 공개특허공보 특개 2004-352679호 공보를 참조)가 알려져 있다. In addition, glutathione is a substance that regulates the redox state in cells, and can function as a regulator of differentiation of cells or organs (see pamphlet WO 01/080638), and can function as a plant growth regulator. (See Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-352679).

그러나 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킴으로써, 질소 기아 상태로 만들지 않아도, 조류의 세포내에서의 광합성 산물의 축적을 유도할 수 있고, 추가로 조류의 세포내에 축적된 광합성 산물을 세포 밖으로 배출시킬 수 있다는 등 상기 종래 알려져 있는 글루타티온의 기능으로부터 전혀 예측할 수 없는 것이다.However, by increasing the glutathione concentration in the chloroplasts of algae, it is possible to induce the accumulation of photosynthetic products in the algae cells without making them starve to nitrogen starvation, and further release the photosynthetic products accumulated in the algae cells out of the cells. It cannot be predicted at all from the function of glutathione known as such.

본 발명의 조류를 사용하면, 광합성 산물의 축적의 유도 및 광합성 산물의 회수의 양쪽을, 종래기술과 비교하여, 용이하게, 효율적으로 행할 수 있다. 이 때문에 본 발명의 조류를 후술하는 바이오매스의 제조방법에 있어서 사용함으로써, 종래보다도 더 값싸고 효율적으로 조류로부터 바이오매스를 제조할 수 있다.When the alga of the present invention is used, both the induction of accumulation of photosynthetic products and the recovery of photosynthetic products can be easily and efficiently performed as compared with the prior art. For this reason, by using the algae of this invention in the manufacturing method of the biomass mentioned later, biomass can be manufactured from algae more cheaply and efficiently than before.

[2. 본 발명에 따른 조류의 제조방법][2. Algae manufacturing method according to the present invention]

본 발명에 따른 조류의 제조방법 (이하, 「본 발명의 조류의 제조방법」이라 칭한다)는 상술한 야생형 조류와 비교하여 엽록체 내의 글루타티온 농도 및 광합성 산물의 생산성이 향상하는 조류 (본 발명의 조류)를 제조하는 방법이며, 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는, 글루타티온 농도 증가공정을 적어도 포함할 수 있으면 되고, 기타 조건, 공정 등의 구성은 한정되지 않는다.Algae production method according to the present invention (hereinafter referred to as "algae production method") of the algae (algae of the present invention) improves the concentration of glutathione and photosynthetic product in the chloroplast compared to the wild-type algae described above It is a method of manufacturing, What is necessary is just to include the glutathione concentration increasing process which increases the glutathione concentration in the chloroplast of algae, and the structure of other conditions, a process, etc. is not limited.

본 발명의 조류의 제조방법에 대하여 이하에 구체적으로 설명한다.The manufacturing method of the algae of this invention is demonstrated concretely below.

(1. 글루타티온 농도 증가 공정)(1.glutathione concentration increasing process)

글루타티온 농도증가공정은 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 공정이다.The glutathione concentration increasing process is a process for increasing the glutathione concentration in the chloroplasts of algae.

여기서 상기 「엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킨다」고 함은 동일 종류의 야생형 조류에 비하여 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 것을 의미한다. 환언하면, 글루타티온 농도증가 공정 후의 조류는 동일 종류의 야생형 조류에 비하여 높은 글루타티온 농도를 갖는다. 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도가 당해 조류의 야생형 균주에 비하여 증가하였다는 것은 「1. 본 발명에 따른 조류」의 항에서 설명한 방법에 의해 판정할 수 있다.Herein, the term " increase glutathione concentration in chloroplasts " means that the glutathione concentration in chloroplasts is increased in comparison with wild type algae of the same type. In other words, algae after the glutathione concentration increasing process have a higher glutathione concentration compared to wild type algae of the same kind. It was found that the glutathione concentration in the chloroplasts of algae was increased compared to the wild type strain of the algae. Can be determined by the method described in the section "Algae according to the present invention".

글루타티온 농도 증가공정에 있어서, 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 방법은 결과적으로 조류의 엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시킬 수 있는 한, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 (i) 목적한 조류에, 공지의 변이도입법을 사용하여 랜덤하게 변이를 도입하는 방법; (ii) 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질을 세포내 (경우에 따라서는 조류의 게놈 중)에 도입하는 방법; 등에 의해 얻을 수 있다.In the glutathione concentration increasing process, the method of increasing the glutathione concentration in the chloroplast is not particularly limited as long as it can increase the glutathione concentration in the chloroplast of the alga as a result. For example, (i) a method of randomly introducing mutations into a desired alga using known mutagenesis methods; (ii) introducing a substance that increases glutathione concentration in the chloroplast into the cell (and possibly in the algae genome); Or the like.

이하에, 상기 (i) 및 (ii)의 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Below, the method of said (i) and (ii) is demonstrated concretely.

(i) 조류에 랜덤하게 변이를 도입하는 방법(i) How to introduce random mutations into algae

조류에 랜덤하게 변이를 도입하는 방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 조류를 화학물질 (예를 들면, EMS, NTG 등)으로 처리하는 방법, 방사선을 이용하는 방법, 트랜스포손(transposon)을 이용하는 방법, T-DNA를 이용하는 방법, 원핵진핵세포간 접합을 이용하는 방법, 진 건(gene gun)등으로 물리적으로 도입하는 방법 등을 열거할 수 있다. 이러한 방법에 의해 예를 들면 GSH1, GSH2, ATP-설푸릴라제, 아데노신 5'-포스포황산 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소, 세린 아세틸 전이효소 등의 엽록체에서의 글루타티온의 생합성계에 관여하는 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드에 변이를 도입하고, 단백질의 발현량 및/또는 활성을 높이고, 그의 결과로서 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 조류를 얻을 수 있다.The method of introducing a mutation randomly into an alga is not particularly limited and a known method can be appropriately selected and used. Specifically, for example, a method of treating algae with chemicals (e.g., EMS, NTG, etc.), a method using radiation, a method using transposon, a method using T-DNA, prokaryotic cells A method of using interconjugation, a method of physically introducing into a gene gun, and the like. By this method, for example, it is involved in the biosynthetic system of glutathione in chloroplasts such as GSH1, GSH2, ATP-sulfurylase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthase, and serine acetyl transferase. An alga can be obtained by introducing a mutation into a polynucleotide encoding a protein to increase the expression level and / or activity of the protein, and as a result, the glutathione concentration in the chloroplast is increased.

소망의 변이가 도입된 조류를 선별하는 방법도 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 특히 제한되지 않는다. 예를 들면 상술한 엽록체내의 글루타티온 농도를 직접 측정하는 방법을 이용하여, 글루타티온 농도가 증가한 변이조류를 얻는 방법, 혹은 GSH1, GSH2, ATP설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소, 세린아세틸 전이효소 등의 단백질의 발현량 및/또는 활성이 증가한 변이 조류를 얻는 방법 등을 열거할 수 있다.The method of selecting the algae into which the desired mutation is introduced may also use a known method, and is not particularly limited. For example, by using the method of directly measuring the concentration of glutathione in the chloroplasts described above, a method of obtaining a mutant algae having an increased glutathione concentration, or GSH1, GSH2, ATPsulfurase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reduction And a method of obtaining a mutant alga with increased expression and / or activity of proteins such as enzymes, cysteine synthetases, serineacetyl transferases, and the like.

(ii) 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질을 세포내에 도입하는 방법(ii) introducing a substance into the cell which increases the concentration of glutathione in the chloroplast;

상기「엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시키는 방법」으로서 예를 들면 (A) 조류의 엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시키는 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 또는 (B) 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 저하시키는 단백질의 발현량을 저하시키는 기능을 갖는 폴리뉴클레오티드를 도입함으로써, 엽록체 내의 글루타티온 농도가 증가하는 조류를 얻을 수 있다. 상기 (A) 또는 (B)의 폴리뉴클레오티드는 단독으로 사용할 수 있으며, 병용할 수도 있다.As said "method of increasing the glutathione concentration in the chloroplast," for example, (A) the expression of the polynucleotide encoding the protein which increases the glutathione concentration in the chloroplast, or (B) the expression of the protein which decreases the glutathione concentration in the chloroplast of the algae. By introducing a polynucleotide having a function of lowering the amount, algae having an increased glutathione concentration in the chloroplast can be obtained. The polynucleotides of (A) or (B) can be used alone or in combination.

또한 본 명세서 중에서 사용된 경우, 용어 「폴리펩티드」는 「펩티드」 또는 「단백질」과 교환가능하게 사용된다. 또한 본 명세서중에서 사용되는 경우, 용어 「폴리뉴클레오티드」는 「유전자」, 「핵산」 또는 「핵산분자」와 교환가능하게 사용되며, 뉴클레오티드의 중합체가 의도된다. In addition, when used herein, the term "polypeptide" is used interchangeably with "peptide" or "protein". As used herein, the term "polynucleotide" is used interchangeably with "gene", "nucleic acid" or "nucleic acid molecule", and a polymer of nucleotides is intended.

또한 상기 「폴리뉴클레오티드를 도입한다」고 함은 도입대상의 폴리뉴클레이티드가 조류의 세포내에 존재할 수 있으며, 도입대상의 폴리뉴클레오티드가 조류의 게놈 중에 삽입(도입)되는 경우도 포함된다. 폴리뉴클레오티드가 조류의 세포내에 도입되는 것은 종래 공지의 PCR법, 서던 하이브리다이제이션법, 노던 하이브리다이제이션법 등에 의해 확인할 수 있다.In addition, the above-mentioned "polynucleotide is introduced" includes the case where the polynucleotide to be introduced may be present in an algae cell, and the polynucleotide to be introduced is inserted (introduced) into the genome of the algae. The introduction of the polynucleotide into the cells of algae can be confirmed by conventionally known PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, and the like.

상기 (A)의 폴리뉴클레오티드를 적어도 1종, 조류의 세포내에 도입함으로써, 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 단백질의 발현량을 증가시킬 수 있으며, 그 결과로서 엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시킬 수 있다.By introducing at least one polynucleotide of the above (A) into the cells of algae, it is possible to increase the expression level of the protein which increases the glutathione concentration in the chloroplast, and as a result, the glutathione concentration in the chloroplast can be increased.

이와 같은 폴리뉴클레오티드로서 예를 들면 γ-글루타밀시스테인 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 (이하, 「GSH1 유전자」라고 칭하는 경우도 있다), 글루타티온 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 (이하, 「GSH2 유전자」라고 칭하는 경우도 있다), ATP-설프릴라제를 코딩하는 폴리뉴클레이티드, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소를 코딩하는 폴리뉴클레이오티드, 아황산 환원효소를 코딩하는 폴리뉴클레이오티드, 시스테인 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 세린아세틸 전이효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 이들의 폴리뉴클레오티드는 식물유래인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 숙주 조류 자신이 갖는 폴리뉴클레이티드이지만, 숙주조류와 다른 조류 유래의 폴리뉴클레이티드나 기타 고등식물 유래의 폴리뉴클레이티드도 적합하게 사용할 수 있다.As such a polynucleotide, for example, a polynucleotide encoding γ-glutamylcysteine synthase (hereinafter sometimes referred to as a "GSH1 gene"), and a polynucleotide encoding a glutathione synthase (hereinafter referred to as "GSH2 gene" Polynucleotides encoding ATP-sulfurase, polynucleotides encoding adenosine 5'-phosphosulfate reductase, polynucleotides encoding sulfite reductase, cysteine A polynucleotide encoding a synthetase, a polynucleotide encoding a serine acetyl transferase, and the like can be preferably exemplified. These polynucleotides are preferably plant-derived, more preferably polynucleotides possessed by the host algae themselves, but polynucleotides derived from host algae and other algae or other higher plants are also suitable. Can be used.

상기 「γ-글루타밀시스테인 합성효소 (GSH1)」이라 함은 글루타민산을 γ위치에서 시스테인과 아미드 결합시킴으로써 γ-글루타밀시스테인을 합성하는 효소이다. 또한 상기「글루타티온 합성효소 (GSH2)」라 함은 γ-글루타밀시스테인에 글리신이 부가함으로써 글루타티온을 합성하는 효소이다.Said "(gamma) -glutamylcysteine synthase (GSH1)" is an enzyme which synthesize | combines (gamma) -glutamylcysteine by amide-bonding glutamic acid with cysteine in a (gamma) position. The term "glutathione synthase (GSH2)" is an enzyme that synthesizes glutathione by adding glycine to γ-glutamylcysteine.

상기 「GSH1 유전자」의 구체예로서는 특히 한정되지 않지만 본 발명에서 사용되는 적합한 GSH1 유전자의 1종으로서, 본 발명자들이 실시예에서 사용하는 크라미도모나스의 GSH1 유전자 (CHLREDRAFT_181975)를 열거할 수 있다. 크라미도모나스의 GSH1은 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어지며, 그것을 코딩하는 유전자 (전체 길이 cDNA)는 서열번호 3으로 나타내는 염기서열로 이루어진다. 서열번호 3으로 나타내는 염기서열 중, 제134 위치 ~ 제136 위치가 개시 코돈이며, 제1571위치 ~ 제1573 위치가 종지 코돈이다. 즉 크라미도모나스 GSH1 유전자는 서열번호 3으로 나타내는 염기 서열 중, 제134위치 ~ 제1573 위치를 오픈 리딩 프레임 (ORF)으로서 갖고 있다. 서열번호 2로 나타내는 염기 서열은 크라미도모나스 GSH1 유전자의 ORF의 염기 서열이다. 크라미도모나스 GSH1 유전자의 번역산물은 N말단 영역에 염록체 이행 시그널 펩티드를 갖는다. 따라서 크라미도모나스의 GSH1 유전자의 번역산물, 즉 크라미도모나스 GSH1은 통상 엽록체에 존재하고 있다.Although it does not specifically limit as a specific example of said "GSH1 gene", As one kind of suitable GSH1 gene used by this invention, the GSH1 gene (CHLREDRAFT_181975) of chlamidomonas used by the present inventors can be mentioned. GSH1 of Chlamydomonas consists of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1, and the gene encoding it (full length cDNA) consists of the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 3. In the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3, positions 134 to 136 are start codons, and positions 1571 to 1573 are stop codons. That is, the Chlamydomonas GSH1 gene has positions 134 to 1573 as an open reading frame (ORF) in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3. The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 is the nucleotide sequence of the ORF of Chlamydomonas GSH1 gene. The translation product of the Chlamydomonas GSH1 gene has a chloroplast transition signal peptide in the N-terminal region. Therefore, the translation product of Chlamydomonas GSH1 gene, that is, Chlamydomonas GSH1, is usually present in chloroplasts.

즉 본 발명에 있어서는 조류에 도입하는 뉴클레이티드로서 하기 (a) ~ (d)의 폴리뉴클레이티드를 바람직하게 예시할 수 잇다:That is, in the present invention, as the nucleotide to be introduced into the alga, polynucleotides of the following (a) to (d) can be preferably exemplified:

(a) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레이티드;(a) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;

(b) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열에 있어서, 1 또는 수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된 아미노산 서열로 이루어지며, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레이티드;(b) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the one or several amino acids consists of an amino acid sequence deleted, substituted or added, and also encodes a polypeptide having γ-glutamylcysteine synthase activity ;

(c) 서열번호 2로 나타내는 염기 서열로 이루어진 폴리뉴클레이티드;(c) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2;

(d) 상기 (a) ~ (c)의 폴리뉴클레오티드 중 어느 하나의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드와 스트린전트 한 조건하에서 하이브리다이즈 하고, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드.(d) hybridization under polynucleotides consisting of a nucleotide sequence complementary to any one of the polynucleotides of (a) to (c) and under stringent conditions, and further the γ-glutamylcysteine synthase activity Polynucleotide encoding a polypeptide having.

또한 서열번호 2는 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드를 코딩하는 염기 서열의 일예를 나타낸다.In addition, SEQ ID NO: 2 shows an example of the base sequence which codes the polypeptide which consists of an amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1.

여기서 상기 「1 또는 수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된」이라 함은 부위 특이적 돌연변이 유발법 등의 공지의 변이 펩티드 작제법에 의해 결실, 치환 또는 부가할 수 있을 정도의 수 (바람직하게는 10 개 이하, 더욱 바람직하게는 7 개 이하, 더욱 바람직하게 5개 이하)의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된는 것을 의미한다. 이와 같은 변이 단백질은 공지의 변이 폴리펩티드 작제법에 의해 인위적으로 도입된 변이를 갖는 단백질로 한정되는 것이 아니고, 천연적으로 존재하는 단백질을 단리 정제한 것일 수 있다.Herein, the term "deleted, substituted or added with one or several amino acids" means a number that can be deleted, substituted, or added by a known variant peptide construction method such as site-specific mutagenesis (preferably 10 or less, more preferably 7 or less, and more preferably 5 or less) amino acids are deleted, substituted or added. Such a mutant protein is not limited to a protein having a mutant artificially introduced by a known mutant polypeptide construction method, and may be an isolated and purified protein that exists naturally.

단백질의 아미노산 서열 중의 일부의 아미노산이 이의 단백질의 구조 또는 기능에 유의적으로 영향을 미치지 않고 용이하게 개질되는 것은 당해 분야에서 주지이다. 추가로 인위적으로 개질시킬 뿐만 아니라, 천연의 단백질에 있어서, 당해 단백질의 구조 또는 기능을 유의적으로 변화시키지 않는 변이체가 존재하는 것도 또한 주지이다.It is well known in the art that some amino acids in an amino acid sequence of a protein are readily modified without significantly affecting the structure or function of the protein. It is also well known that there are variants which, in addition to artificially modifying them artificially, also in the native protein do not significantly alter the structure or function of the protein.

바람직한 변이체는 보존성 또는 비보존성 아미노산 치환, 결실, 또는 첨가를 갖는다. 바람직하게는 사일런트 치환, 첨가 및 결실이며, 특히 바람직하게는 본존성 치환이다. 이들은 본 발명에 따른 폴리펩티드 활성을 변화시키지 않는다.Preferred variants have conservative or non-conservative amino acid substitutions, deletions, or additions. Preferred are silent substitutions, additions and deletions, particularly preferably dependent substitutions. They do not alter the polypeptide activity according to the invention.

대표적으로 보존성 치환으로 보이는 것은 지방족 아미노산 Ala, Val, Leu, 및 Ile의 중에서 하나의 아미노산의 다른 아미노산으로의 치환, 히드록실 잔기 Ser 및 Thr의 교환, 산성 잔기 Asp 및 Glu의 교환, 아미드 잔기 Asn 및Gln 사이의 치환, 염기성 잔기 Lys 및 Arg의 교환, 및 방향족 잔기 Phe, Tyr 사이의 치환이다.Representative conservative substitutions typically include substitution of one amino acid from another of the aliphatic amino acids Ala, Val, Leu, and Ile, exchange of hydroxyl residues Ser and Thr, exchange of acidic residues Asp and Glu, amide residues Asn and Substitution between Gln, exchange of basic residues Lys and Arg, and substitution between aromatic residues Phe, Tyr.

본 명세서에 있어서, 상기「스트린전트 한 조건」이라 함은 적어도 90%의 동일성, 바람직하게는 적어도 95%의 동일성, 가장 바람직하게는 적어도 97%의 동일성이 서열 사이에 존재할 때에만 하이브리다이제이션이 일어나는 것을 의미한다. 구체적으로, 예를 들면 하이브리다이제이션 용액 (50% 포름아미드, 5 x SSC (150 mM의 NaCl, 15 mM의 구연산 삼 나트륨), 50 mM의 인산 나트륨 (pH 7.6), 5 x 덴하르드트 액, 10% 황산 덱스트란, 및 20 ㎍/ml의 변성 전단 연어 정자 DNA를 포함함) 중에서 42℃에서 하룻밤 인큐베이션 한 후 약 65℃에서 0.1 x SSC 중에서 필터를 세정하는 조건을 열거할 수 있다.As used herein, the term “stringent condition” refers to hybridization only when at least 90% identity, preferably at least 95% identity, and most preferably at least 97% identity exists between sequences. This means that it happens. Specifically, for example hybridization solution (50% formamide, 5 × SSC (150 mM NaCl, 15 mM trisodium citrate), 50 mM sodium phosphate (pH 7.6), 5 × denhardt solution, Conditions for washing the filter in 0.1 × SSC at about 65 ° C. after overnight incubation at 42 ° C. in 10% dextran sulfate, and 20 μg / ml denatured shear salmon sperm DNA).

하이브리다이제이션은 Sambrook 등., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory (2001)에 기재되어 있는 방법과 같은 주지의 방법으로 수행할 수 있다. 통상 온도가 높을 수록, 염 농도가 낮을 수록 스트린전시는 높게 되며 (하이브리다이즈 하기 어렵게 된다), 더욱 상동성이 높은 폴리뉴클레이티드를 얻을 수 있다.Hybridization can be carried out by well-known methods such as those described in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory (2001). In general, the higher the temperature, the lower the salt concentration, the higher the stringency (it becomes difficult to hybridize), and a more homologous polynucleotide can be obtained.

아미노산 서열이나 염기 서열의 동일성은 Karlin 및 Alschul (Karlin S, Altsuchul SF, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 2264-2268 (1990); Karlin S, Altschul SF, Proc. Natl. Acad Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993))을 사용하여 결정할 수 있다. BLAST의 알고리즘에 근거하여, BLASTN 또는 BLASTX라 불리는 프로그램이 개발되어 있다 (Altschul SF, et al., J. Mol. Biol., 215: 403 (1990)).The identity of the amino acid sequences or base sequences can be found in Karlin and Alschul (Karlin S, Altsuchul SF, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 2264-2268 (1990); Karlin S, Altschul SF, Proc. Natl. Acad Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993)). Based on BLAST's algorithm, a program called BLASTN or BLASTX has been developed (Altschul SF, et al., J. Mol. Biol., 215: 403 (1990)).

본 발명에 있어서, 상기 「γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성」이라 함은 글루타민산을 γ위치에서 시스테인과 아미드 결합시키는 반응을 촉매하는 활성을 의미한다. 「γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성」은 예를 들면 용액을 질소 치환하는 등으로서 산화방지 조치를 강구한다음, 파쇄한 조류를 원심분리하여 얻어지는 상청을 시료로서 시스테인 및 글루타민산, ATP를 함유하는 반응액에 시료를 첨가한 후, 일정 시간에 합성되는 γ-글루타밀시스테인 량으로서 구할 수 있다. 기타 그의 반응에 수반하여, 생성되는 인산량을 정량하여 구할 수 있다.In the present invention, the "γ-glutamylcysteine synthase activity" means an activity of catalyzing the reaction of amide bonding glutamic acid to cysteine at the γ position. "Γ-glutamylcysteine synthase activity" is a reaction containing cysteine, glutamic acid, and ATP as a sample, for example, by taking an anti-oxidation measure by nitrogen replacement of a solution, and then using a supernatant obtained by centrifuging crushed algae as a sample. After adding a sample to a liquid, it can obtain | require as an amount of (gamma)-glutamyl cysteine synthesize | combined at a fixed time. With the reaction thereof, the amount of phosphoric acid produced can be quantified and determined.

크라미도모나스 이외의 식물 유래의 GSH1 유전자로서는 예를 들면 A. thaliana (TAIR Accession Gene: 2127172, Name AT4G23100.1), Zinnia elegans (Genbank accession: AB158510), Oryza sativa (Genbank accession: AJ508915), Nicotiana tabacum (Genbank accession: DQ444219) 등의 GSH1 유전자가 알려져 있으며, 이들도 본 발명에 적합하게 사용할 수 있다. 이들의 유전자의 번역 산물도 크라미도모나스와 마찬가지로 N 말단 영역에 염록체 이행 시그날 펩티드를 갖고 있다.Examples of GSH1 genes derived from plants other than Chlamydomonas include A. thaliana (TAIR Accession Gene: 2127172, Name AT4G23100.1), Zinnia elegans (Genbank accession: AB158510), Oryza sativa (Genbank accession: AJ508915), Nicotiana tabacum GSH1 genes such as (Genbank accession: DQ444219) are known, and these can also be suitably used in the present invention. The translation products of these genes also have a chloroplast transition signal peptide in the N-terminal region, similar to Chlamydomonas.

또한 상기 (B)의 폴리뉴클레이티드를 조류의 세포내에 도입함으로써, 엽록체 내의 글루타티온 농도를 저하시키는 단백질의 발현량을 감소시킬 수 있으며, 그 결과로서 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 폴리뉴클레이티드로서는, 예를 들면 종래 공지의 RNA 간섭 (RNA interference; RNAi)법에서 사용되는, 2 본쇄 RNA (dsRNA), siRNA (short interfering RnA), 이들의 RNA의 주형 DNA등이 열거된다.In addition, by introducing the polynucleotide of the above (B) into the cells of the algae, it is possible to reduce the amount of expression of the protein lowering the glutathione concentration in the chloroplast, and consequently to increase the glutathione concentration in the chloroplast. Examples of such polynucleotides include double-stranded RNA (dsRNA), siRNA (short interfering RnA), template DNA of these RNA, and the like, which are used in a conventionally known RNA interference (RNAi) method. do.

상기 「조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 저하시키는 단백질」로서는 예를 들면 CLT1 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 상기 「CLT1」은 글루타티온을 엽록체로부터 세포질에 수송하는 트랜스포터이며, 최초로 시로이누나즈나에서 발견되는, CLT1로 명명된 (Pro Natl Acad Sci USA (2010) vol. 107 (5) 2331-2336을 참조). 따라서 상기 (B)의 예시로서 CTL1 등의 글루타티온 트랜스포터의 발현량을 감소시키는 것을 의도한 폴리뉴클레이티드를 열거할 수 있다.As said "protein which lowers glutathione concentration in algae chloroplast", CLT1 etc. can be illustrated preferably, for example. The term "CLT1" is a transporter for transporting glutathione from the chloroplast to the cytoplasm and is named CLT1, which is first found in Shiroinunazuna (see Pro Natl Acad Sci USA (2010) vol. 107 (5) 2331-2336). . Therefore, as an example of the above (B), polynucleotides intended to reduce the expression level of glutathione transporters such as CTL1 can be listed.

본 발명의 조류의 제조방법에서 사용되는 「폴리뉴클레이타이드」는 게놈 DNA에 유래하여도, cDNA에 유래할 수 있으며, 화학합성된 DNA일 수도 있다. 또한 RNA일수도 있다. 상기 조류의 제조방법은 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. The "polynucleotide" used in the algae production method of the present invention may be derived from genomic DNA, may be derived from cDNA, or may be chemically synthesized DNA. It may also be RNA. The method of preparing the algae may be appropriately selected depending on the purpose.

본 발명의 조류의 제조방법에서 사용되는 폴리뉴클레오타이드를 얻을 수 있는 방법으로서, 예를 들면 GSH1 유전자를 얻는 경우는 공지의 기술에 의해, GSH1을 코딩하는 DNA 단편을 단리하고, 클로닝하는 방법이 열거된다. 크라미도모나스의 GSH 1을 코딩하는 DNA의 염기서열의 일부와 특이적으로 하이브리다이즈 하는 프로브를 제조하고, 게놈 DNA 라이브러리나 cDNA 라이브러리를 스크리닝할 수 있다.As a method for obtaining a polynucleotide used in the algae production method of the present invention, for example, when obtaining a GSH1 gene, a method for isolating and cloning a DNA fragment encoding GSH1 by a known technique is listed. . Probes that hybridize specifically with a portion of the nucleotide sequence of the DNA encoding GSH1 of Chlamydomonas can be prepared, and a genomic DNA library or a cDNA library can be screened.

또는, 본 발명의 조류의 제조방법에서 사용되는 폴리뉴클레오타이드를 얻는 방법으로서, PCR 등의 증폭수단을 사용하는 방법을 열거할 수 있다. 예를 들면, GSH1 유전자를 얻는 경우는 크라미도모나스의 GSH1을 코딩하는 cDNA 중 5'위치 및 3' 위치의 배열 (또는 그의 상보 서열) 중으로부터 각각 프라이머를 조제하고, 이들 프라이머를 사용하여 게놈 DNA (또는 cDNA)를 주형으로 하여 PCR 등을 행하고, 두 개의 프라이드 사이에 있는 DNA 영역을 증폭하는 것으로, 본 발명에 사용되는 GHS1을 코딩하는 DNA 단변 (GSH1 유전자)를 대량으로 수득할 수 있다. GSH2 유전자나 ATP 설프릴라제 유전자, 아데노신5'-포스포 황산 환원효소 유전자, 아화앙 환원효소 유전자, 시스테인 합성 효소 유전자, 세린 아세틸 전이효소 유전자 및 CLT1 유전자에 대하여도 동일한 방법으로 수득할 수 있다.Or as a method of obtaining the polynucleotide used by the manufacturing method of the algae of this invention, the method of using amplification means, such as PCR, can be mentioned. For example, in the case of obtaining the GSH1 gene, primers are prepared from an array (or its complementary sequence) at the 5 'and 3' positions in the cDNA encoding GSH1 of Chlamydomonas, and the genomic DNA is prepared using these primers. By performing PCR or the like (or cDNA) as a template and amplifying the DNA region between the two prides, a large amount of DNA short side (GSH1 gene) encoding GHS1 used in the present invention can be obtained. The GSH2 gene, the ATP sulfillase gene, the adenosine 5'-phospho sulfate reductase gene, the ahang reductase gene, the cysteine synthase gene, the serine acetyl transferase gene, and the CLT1 gene can be obtained by the same method.

본 발명의 조류의 제조방법에서 사용되는 로폴리뉴클레오타이드는 소망의 조류를 공급원으로서 수득할 수 있다.The ropolynucleotides used in the algae production method of the present invention can obtain the desired algae as a source.

본 발명의 조류의 제조방법에 있어서 폴리뉴클레오티드를 조류에 도입하는 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 당해 폴리뉴클레오티드를 구비하는 발현 벡타를 도입함으로써, 당해 폴리뉴클레오티드를 조류의 세포내에 도입할 수 있다. 또한 발현 벡터의 구축방법으로서는 종래 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 일본국 공개특허공보 「특개 2007-43926호 공보」 및 일본국 공개특허공보 「특개평 10-0570868호 공보」에 개시된 발현벡터의 구축방법 및 조류의 형질전환 방법에 따라서, 도입대상 폴리뉴클레오티드의 상류에 조류세포로 작용하는 프로모터를, 하류에 조류세포로 작용하는 터미네이터를 연결한 재조합 발현 벡터를 구축하고 조류에 도입할 수 있다.In the method for producing an alga of the present invention, the method for introducing a polynucleotide into an alga is not particularly limited. For example, by introducing an expression vector having the polynucleotide, the polynucleotide can be introduced into a bird cell. In addition, a conventionally well-known method can be used as a construction method of an expression vector, It does not specifically limit. For example, according to the method of constructing the expression vector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-43926 and Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-0570868, and transformation method of algae, A promoter that acts as an algae cell upstream of the nucleotide and a terminator that acts as an algae cell downstream can be constructed and introduced into the algae.

상기 「프로모터」로서는 예를 들면 PsaD 프로모터를 적합하게 사용할 수 있다. PsaD 프로모터는 GSH1 유전자의 내인성의 프로모터보다도 프로모터 활성이 강하다. 이 때문에 PsaD 프로모터를 사용함으로써, γ-글루타밀시스테인 합성효소를 더욱 많이 발현시킬 수 있다. 또한 PsaD 유전자는 광합성에 관여하는 유전자이기 때문에, PsaD 프로모터를 사용하면 얻어지는 발현 벡터에서는 조류의 세포내에 도입되었을 때에, 조사하는 광의 세기에 의해 도입대상 유전자의 발현량을 조절할 수 있다.As said "promoter", a PsaD promoter can be used suitably, for example. The PsaD promoter has stronger promoter activity than the endogenous promoter of the GSH1 gene. Therefore, by using the PsaD promoter, it is possible to express more gamma -glutamylcysteine synthase. In addition, since the PsaD gene is a gene involved in photosynthesis, the expression vector obtained using the PsaD promoter can control the expression amount of the gene to be introduced by the intensity of light to be irradiated when introduced into the cells of algae.

(2. 기타 공정)(2.Other Processes)

본 발명의 조류의 제조방법에서는 상술한 「글루타티온 농도 증가 공정」에 더하여, 엽록세내의 글루타티온 농도가 증가하는 조류를 스크리닝하는 스크리닝 공정을 추가로 포함할 수 있다.In addition to the above-described "glutathione concentration increasing step", the algae production method of the present invention may further include a screening step of screening algae in which glutathione concentration in chlorophyll increases.

예를 들면, 목적한 유전자가 도입된 형질전환 조류는 먼저 카나마이신 내성이나 하이그로마이신 내성 등의 약제내성 마커의 발현을 지표로서, 종래 공지의 약제 선택 방법을 사용하여 선택한다. 그 후, PCR법, 서던 하이브리다이제이션법, 노던 하이브라다이제이션법 등에 의해 목적한 유전자가 조류에 도입되었는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면 형질전환 조류로부터 DNA를 조제하고, 도입된 DNA에 특이적 프라이머를 설계하여 PCR을 수행한다. 그 후, 증폭산물에 대하여 아가로스겔 전기영동, 폴리아크릴아미드겔 전기영동 또는 캐피러리 전기영동을 수행하며, 브롬화 에티듐(ethidium bromide) 등에 의해 염색하고, 목적한 증폭 산물을 검출함으로써 형질전환되었다는 것을 확인할 수 있다.For example, a transgenic bird into which a gene of interest has been introduced is first selected using a conventionally known drug selection method as an index by expression of drug resistance markers such as kanamycin resistance or hygromycin resistance. Thereafter, it is possible to confirm whether the target gene has been introduced into the algae by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization or the like. For example, PCR is performed by preparing DNA from a transgenic bird and designing specific primers for the introduced DNA. Thereafter, amplification products were subjected to agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis or capillary electrophoresis, stained with ethidium bromide, or the like, and transformed by detecting the desired amplification products. You can see that.

엽록체내의 글루타티온 농도가 증가하는 개체의 스크리닝에는 상술한 염록체내의 글루타티온 농도의 측정방법 등을 사용할 수 있다.For the screening of the individual whose glutathione concentration in the chloroplast increases, the above-mentioned measuring method of glutathione concentration in the chloroplast can be used.

또한 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 결과로서, 광합성 산물의 생산성이 향상하기 때문에, 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 조류는 스크리닝한 개체에 있어서 광합성 산물의 생산성이 향상하고 있는지 여부는 상술한 광합성 산물의 생산성의 측정방법에 의해 확인할 수 있다.In addition, since the productivity of the photosynthetic product is improved as a result of the increase in the concentration of glutathione in the chloroplasts, whether the algae having increased glutathione concentrations in the chloroplasts is improving the productivity of the photosynthetic products as described above. It can confirm by a method.

[3. 본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법][3. Method for producing biomass according to the present invention]

본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법은 (이하,「본 발명의 바이오매스의 제조방법」이라 칭한다), 상술한 야생형 조류와 비교하여 엽록체내의 글루타티온 농도가 증가하는 조류 (본 발명의 조류) 또는 본 발명의 조류의 제조방법에 의해 제조된 조류를 사용하여 바이오매스를 제조하는 방법이다.The production method of the biomass according to the present invention (hereinafter referred to as "manufacturing method of the biomass of the present invention"), algae (algae of the present invention) or the present in which the concentration of glutathione in the chloroplast increases as compared to the wild type alga described above. A method of producing biomass using algae prepared by the algae production method of the invention.

본 발명의 조류에 대하여는 「1. 본 발명에 따른 조류」의 항에서 설명하며, 또한 본 발명의 조류의 제조방법에 대하여는「2. 본 발명에 따른 조류의 제조방법」의 항에서 설명한 바와 같기 때문에, 여기에서는 생략한다.Regarding the alga of the present invention, "1. The alga according to the present invention will be described in detail, and the alga according to the present invention will be described in "2. Since it is as described in the term "a method for producing algae according to the present invention", it is omitted here.

또한 본 명세서에서 상기「바이오매스」라 함은 조류가 광합성에 의한 탄소고정에 의해 생산하는 물질, 예를 들면 당류 (예를들면 전분), 유지 등을 의도하고, 「광합성 산물」이라고도 불리우고 있다.In the present specification, the term "biomass" is intended to be a substance produced by carbon fixing by photosynthesis, for example, sugars (for example, starch), fats and oils, and is also called "photosynthetic product".

본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 조류의 세포내에서 광합성 산물의 생산 또는 축적을 유도하는 방법은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 조류의 세포내에서의 광합성 산물의 생산 또는 축적을 유도하기 위해서, 상기 조류에 대하여 광을 조사하는, 광조사 공정을 포함할 수 있다.In the production method of the biomass of the present invention, the method of inducing the production or accumulation of photosynthetic products in the cells of algae is not particularly limited. For example, the method for producing a biomass of the present invention may include a light irradiation step of irradiating light to the algae in order to induce production or accumulation of photosynthetic products in algae cells.

종래의 방법에서는 조류의 세포내로의 광합성 산물의 축적을 유도하기 위해서는, 질소 기아 조건하에서 할 필요가 있으며, 또한 광합성 산물의 현저한 축적을 만족시키기 위해서는 200μE/㎡/초 이상의 광량의 광을 조사할 필요가 있었다. 그러나 본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 특히 광량을 조절하지 않아도 광합성 산물의 축적을 유도하는 것이 가능하지만, 바람직하게는 조류에 대하여 1000 μE/㎡/초 이하, 더욱 바람직하게는 500 μE/㎡/초 이하, 더욱 바람직하게는 400μE/㎡/초 이하, 300 μE/㎡/초 이하, 200 μE/㎡/초 이하, 150 μE/㎡/초 이하, 100 μE/㎡/초 이하, 80 μE/㎡/초 이하의 광량의 광을 조사하는 것이 바람직하다. 조사하는 광량이 작을 수록, 에너지 효율이 높고, 생산성이 향상한다. 본 발명에 따른 조류는 종래의 야생형의 조류에 비하여 작은 광량에서도, 세포내 및 세포외로 광합성 산물을 생산시킬 수 있다는 점에서 우수하다. 또한 조사하는 광량의 하한은 특히 제한되지 않지만, 예를 들면 40 μE/㎡/초 이상이 현실적으로 설정할 수 있다.In the conventional method, in order to induce the accumulation of photosynthetic products in the cells of the algae, it is necessary to under nitrogen starvation conditions, and in order to satisfy the remarkable accumulation of photosynthetic products, it is necessary to irradiate light with a light amount of 200 μE / m 2 / sec or more. There was. However, in the production method of the biomass of the present invention, it is possible to induce the accumulation of photosynthetic products without particularly adjusting the amount of light, but preferably 1000 μE / m 2 / sec or less, and more preferably 500 μE / m 2 / Sec or less, more preferably 400 μE / m 2 / sec or less, 300 μE / m 2 / sec or less, 200 μE / m 2 / sec or less, 150 μE / m 2 / sec or less, 100 μE / m 2 / sec or less, 80 μE / m 2 It is preferable to irradiate light with a light amount of less than / second. The smaller the amount of light to be irradiated, the higher the energy efficiency and the higher the productivity. Algae according to the present invention are superior in that they can produce photosynthetic products intracellularly and extracellularly, even at a small amount of light, compared to conventional wild type algae. The lower limit of the amount of light to be irradiated is not particularly limited, but for example, 40 µE / m 2 / sec or more can be set realistically.

상술한 범위의 광을 조사하기 위한 광조사 장치로서, 특별한 광조사 장치를 필요로 하지 않는다. 예를 들면 태양광; 태양광을 거울, 광 파이버, 필터, 메시 등으로 질적 및 양적으로 조절한 광: 백열등, 형광등, 수은램프, 발광 다이오드 등의 인공광을 사용할 수 있다. 또한 조사하는 광은 일반적인 조류의 광합성에 적합한 파장 영역의 광을 사용할 수 있으며, 예를 들면 400nm ~ 700nm인 것이 바람직하다.As a light irradiation apparatus for irradiating light of the above-mentioned range, a special light irradiation apparatus is not needed. Solar light, for example; Light in which the sunlight is qualitatively and quantitatively controlled by a mirror, an optical fiber, a filter, a mesh, and the like: artificial light such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp, a mercury lamp, and a light emitting diode can be used. Moreover, the light to irradiate can use the light of the wavelength range suitable for photosynthesis of general algae, for example, 400 nm-700 nm is preferable.

또한 본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 조류의 세포내에서의 광합성 산물의 생산 또는 축적을 유도하기 위해서, 질소 기아 조건하에서 조류를 배양할 필요가 없다. 이 때문에 상기 광조사 공정은 질소 기아가 아닌 조건에서 수행할 수 있다. 여기서 상기「질소기아가 아닌 조건」이라 함은 조류가 생육하기 위해 필요한 량의 무기질소를 함유하는 배양액중에서 배양하는 것을 말한다. In addition, the biomass production method of the present invention does not require culturing algae under nitrogen starvation conditions in order to induce production or accumulation of photosynthetic products in algae cells. For this reason, the light irradiation process can be carried out under conditions that are not nitrogen starvation. Herein, the term "non-nitrogen starvation" means culturing in a culture solution containing an amount of inorganic nitrogen necessary for the algae to grow.

여기서 조류가 생육하기 위해 필요한 량이란 배양액 중에 함유하는 무기 질소가 질소 원자 환산으로 0.001 ~ 0.1 중량%이며, 바람직하게는 0.005 ~ 0.05 중량%이다. 또한 상기「무기 질소」라 함은 예를 들면 암모니아 질소, 아황산 질소, 황산질소 등의 질소를 말한다. 또한 후술하는 실시예에서 사용한 TAP 배지에서는 배양액중에 함유하는 무기 질소가 질소원자 환산으로 약 0.01 중량%이다.Herein, the amount necessary for the growth of algae is 0.001 to 0.1% by weight, preferably 0.005 to 0.05% by weight, of inorganic nitrogen contained in the culture medium in terms of nitrogen atoms. The term " inorganic nitrogen " refers to nitrogen such as ammonia nitrogen, nitrogen sulfite and nitrogen sulfate. In addition, in the TAP medium used in Examples described later, the inorganic nitrogen contained in the culture solution is about 0.01% by weight in terms of nitrogen atoms.

조류가 생육하기 위해 필요한 량의 무기질소를 함유하는 배양액으로서는 조류를 배양하기 위해서 통상 사용되는 배양액을 사용할 수 있고, 특히 제한되지 않는다. 이와 같은 배양액으로서는 예를 들면 종래 공지의 TAP 배지, HSM 배지, ATCC 897 배지 등을 열거할 수 있다.As a culture liquid containing the amount of inorganic nitrogen necessary for the algae to grow, a culture solution usually used for culturing algae can be used, and is not particularly limited. As such a culture liquid, a conventionally well-known TAP medium, HSM medium, ATCC 897 medium, etc. can be mentioned, for example.

한 실시형태에 있어서, 본 발명의 조류를 TAP 배지에서 45 μE/㎡/초의 광을 조사하면서 배양함으로써, 세포내의 전분의 축적을 유도할 수 있다. 별개의 실시형태에 있어서, 본 발명의 조류를 TAP 배지에서 80μE/㎡/초의 광을 조사하면서 배양함으로써 세포내로의 전분의 축적을 유도할 수 있다.In one embodiment, the algae of the present invention can be cultured while irradiating 45 μE / m 2 / sec of light in TAP medium to induce accumulation of starch in cells. In another embodiment, the algae of the present invention can be cultured while irradiating 80 μE / m 2 / sec light in TAP medium to induce accumulation of starch into cells.

상기 광조사 공정은 질소기아 조건하에서 수행할 수 있다. 상기 「질소 기아조건」이라 함은 무기질소의 함유량이 질소원자 환산으로 0.001 중량%보다 작은 배양액중에서 배양하는 것을 말한다. 특별히 제한되지 않지만, 광조사 공정을 질소 기아 조건하에서 수행하는 경우는 질소를 함유하지 않는 배양액으로서 예를 들면 TAP N-free 배지를 적절하게 사용할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 본 발명의 조류를, 질소기아 조건하 (TAP N-free 배지중)에서 80μE/㎡/초의 광을 조사하면서 배양함으로써, 세포내로의 전분의 축적을 유도할 수 있다.The light irradiation process may be carried out under nitrogen starvation conditions. The term "nitrogen starvation condition" means culturing in a culture medium in which the content of inorganic nitrogen is less than 0.001% by weight in terms of nitrogen atoms. Although not particularly limited, when the light irradiation step is performed under nitrogen starvation conditions, for example, TAP N-free medium can be suitably used as a culture medium containing no nitrogen. In one embodiment, the algae of the invention can be incubated under nitrogen starvation conditions (in TAP N-free medium) with 80 μE / m 2 / sec of light to induce accumulation of starch into cells.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조류의 특징점으로서, 광합성 산물을 생산하는 경우에, 질소기아 상태 등의 영양 제한 공정을 필요로 하지 않는 점을 열거할 수 있다. 즉 본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 실질적으로 질소기아 상태 등의 영양 제한공정을 실시하지 않는 (실질적으로 질소기아 상태 등의 영양제한 공정을 포함하지 않는) 양태가 가능하다. 이러한 특징에 의해, 공정을 간략화할 수 있으며, 광합성 산물의 생산성이 향상한다.As described above, as a feature point of the alga according to the present invention, when producing a photosynthetic product, it is possible to enumerate that it does not require a nutritional restriction process such as nitrogen starvation. That is, in the method for producing a biomass of the present invention, an embodiment in which the nutrition restriction step such as nitrogen starvation is not substantially performed (substantially no nutrition restriction step such as nitrogen starvation state) is possible. By this feature, the process can be simplified, and the productivity of the photosynthetic product is improved.

또한 광조사 공정은 독립영양 조건하에서 수행할 수 있다. 여기서 상기「독립영양조건」이라 함은 이산화 탄소 이외에 탄소원을 공급하지 않고 배양하는 조건을 말한다. 구체적으로는, 예를 들면 본 발명의 조류를 HSM 배양액중에서 대기를 환기하면서 광조사하는 방법에 의해 배양함으로써, 광조사 공정을 독립영양 조건하에서 수행할 수 있다. 또한 이산화 탄소의 공급원으로서는 대기에 한정되지 않고, 화력발전소나 제철소 등의 연도중에 함유되는 이산화 탄소를 활용하여, 대기보다 높은 농도에서 이산화 탄소를 배지에 송입하며, 생산성을 높이는 것도 가능하다.The light irradiation process can also be carried out under autotrophic conditions. Here, the term "independent nutrient condition" refers to a condition of culturing without supplying a carbon source other than carbon dioxide. Specifically, for example, the algae of the present invention can be cultured by a method of irradiating the air in HSM culture medium while ventilating the atmosphere, so that the light irradiation process can be performed under autotrophic conditions. In addition, the carbon dioxide source is not limited to the atmosphere, and carbon dioxide contained in the year of a thermal power plant or steel mill can be used to feed carbon dioxide into the medium at a higher concentration than the atmosphere, thereby increasing productivity.

독립영양 조건하에서는, 배양 용기의 하부 부근으로부터 이산화 탄소 또는 이산화 탄소를 포함하는 기체를 보낸다 (통기한다). 이산화 탄소의 수중에서의 확산속도는 대기 중과 비교하여 극도로 느리다. 그 때문에, 배지를 교반할 필요가 있다. 배지를 교반함으로써 조류에 대하여 광을 균일하게 조사하는 것도 가능하게 된다. 이산화탄소는 수중에서 음이온으로 되기 때문에, 배지의 완충능력이 약하면, 통기에 의해 배지가 산성측으로 기울고, 이산화 탄소의 용해도가 저하하고, 광합성에 이용되기 어렵게 된다. 그 때문에, 배지에는 pH가 중성 부근 또는 알칼리성 쪽으로 유지되는 완충능력이 있는 것이 바람직하다. 이러한 배지로서는 종래 공지의 HSM 배지 등이 바람직하게 예시된다.Under autotrophic conditions, carbon dioxide or a gas containing carbon dioxide is sent (aerated) from near the bottom of the culture vessel. The diffusion rate of carbon dioxide in water is extremely slow compared to the atmosphere. Therefore, it is necessary to stir the medium. It is also possible to irradiate light uniformly to algae by stirring the medium. Since carbon dioxide becomes an anion in water, if the buffer capacity of the medium is weak, the medium is inclined to the acidic side by aeration, so that the solubility of carbon dioxide is lowered and it is difficult to be used for photosynthesis. Therefore, it is preferable that the medium has a buffering capacity such that the pH is maintained near neutral or alkaline. As such a medium, a conventionally well-known HSM medium etc. are illustrated preferably.

(2. 기타 공정)(2.Other Processes)

본 발명의 바이오매스의 제조방법에서는 상술한 「광조사 공정」에 더하여, 광합성 산물을 회수하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.The biomass production method of the present invention may further include a step of recovering the photosynthetic product in addition to the "light irradiation step" described above.

예를 들면 광합성 산물이 전분인 경우, 본 발명의 바이오매스의 제조방법에 의하면, 세포내에 축적된 전분을 전분 입자로서 세포 밖으로 배출시킬 수 있기 때문에, 광합성 산물을 회수하는 공정에서는 세포 밖으로 배출된 전분 입자와 조류와를 분리하고, 분리한 전분 입자를 회수할 수 있다. 세포 밖으로 배출된 전분 입자와 조류와를 분리하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 정치에 의한 자연 침강, 원심분리, 체(sieve) 등에 의해 전분입자 및 조류의 세포의 입자 직경 및/또는 형상 등의 물질적 성질에 기반하여 분리수단에 의해 이루어질 수 있다.For example, when the photosynthetic product is starch, according to the biomass production method of the present invention, since the starch accumulated in the cell can be discharged out of the cells as starch particles, the starch discharged out of the cell in the step of recovering the photosynthetic product. The particles and algae can be separated and the separated starch particles can be recovered. The method of separating the starch particles and algae discharged out of the cell is not particularly limited. For example, it may be made by separation means based on material properties such as particle diameter and / or shape of starch particles and algae cells by spontaneous sedimentation by centrifugation, centrifugation, sieve and the like.

또한 본 발명의 바이오매스의 제조방법은 조류에 접촉시키는 것이 조류에 흡수시킬 수 있는 물질을 사용하여, 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킨 조류를 사용하여 수행할 수 있다. 즉 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질의 존재하에서 조류를 배양하는 공정을 포함하는 바이오매스의 제조방법도 본 발명에 포함된다.In addition, the production method of the biomass of the present invention can be carried out by using an algae in which the concentration of glutathione in the chloroplast is increased by using a substance which can be absorbed by the algae. That is, the present invention also includes a method for producing a biomass comprising a step of culturing algae in the presence of a substance that increases glutathione concentration in the chloroplast of algae.

조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질이며, 조류에 접촉시키는 것으로 조류에 흡수시킬 수 있는 물질의 구체예로서는 예를 들면 글루타티온, 글루타티온 포합체, 활성산소 (예를 들면 과산화 수소 등), 활성 질소, 폴리아민, 산화 티탄, 디자스몬산(jasmonic acid), 살리실산, 시스테인, 시스틴, 중금속 카드뮴, 및 철이온을 예시할 수 있다. 또한 폴리아민은 과산화 수소의 원료가 된다. 산화 티탄은 광에 의해 활성 산소를 생성한다. 시스테인, 시스틴은 글루타티온의 전구체이다. 중극속 카드뮴, 철이온에 대하여는 과잉 투여하는 것이 적합한다. 특히 비용을 고려하면 광산화수소가 바람직하다.Examples of substances that increase the concentration of glutathione in chloroplasts of algae and which can be absorbed by algae by contacting algae include, for example, glutathione, glutathione conjugates, active oxygen (eg hydrogen peroxide, etc.), active nitrogen, Polyamines, titanium oxides, jasmonic acid, salicylic acid, cysteine, cystine, heavy metal cadmium, and iron ions. Moreover, polyamine becomes a raw material of hydrogen peroxide. Titanium oxide produces free radicals by light. Cysteine, cystine, is a precursor of glutathione. Overdose is suitable for mesoporous cadmium and iron ions. Particularly in view of cost, hydrogenated photoacid is preferable.

조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질이며, 조류에 접촉시켜 조류에 흡수시킬 수 있는 물질은 예를 들면 조류에 광합성시킬 때에 사용하는 배양 용액중에 상기 물질을 함유시킴으로써, 상기 물질을 조류에 접촉시키며 조류에 흡수시킬 수 있다.A substance that increases the concentration of glutathione in the algal chloroplast, and a substance that can be contacted with the algae and absorbed by the algae can be brought into contact with the algae, for example, by containing the substance in a culture solution used for photosynthesis. Can be absorbed by algae.

본 발명의 바이오매스의 제조방법은 본 발명의 조류 또는 본 발명의 조류의 제조방법에 의해 제조된 조류를 사용하여 바이오매스의 제조를 수행하기 때문에, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 강한 광을 조사하기도 하고, 질소기아 상태로 만들기도 하여 조류를 배양시키지 않아도, 조류의 세포내에서의 광합성 산물의 축적을 유도할 수 있다. 또한 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킴으로써, 조류의 세포내에 축적된 광합성 산물을 세포 밖으로 배출시킬 수 있기 때문에, 광합성 산물의 회수가 용이하다. 즉 본 발명의 바이오매스의 제조방법에 따르면, 광합성 산물의 축적의 유도 및 광합성 산물의 회수의 양쪽을, 종래 기술과 비교하여, 용이하게, 효율적으로 수행할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 바이오매스의 제조방법에 따르면, 종래보다 저렴하고 효율적으로 조류로부터 바이오매스를 제조할 수 있다. The biomass production method of the present invention performs the production of biomass using the algae of the present invention or the algae prepared by the algae production method of the present invention. Irradiation or nitrogen starvation can lead to the accumulation of photosynthetic products in algae cells without the need for culturing algae. In addition, by increasing the concentration of glutathione in the chloroplast, the photosynthetic product accumulated in the algae cells can be discharged out of the cell, so that the photosynthetic product is easily recovered. That is, according to the method for producing a biomass of the present invention, both the induction of accumulation of photosynthetic products and the recovery of photosynthetic products can be easily and efficiently performed as compared with the prior art. Therefore, according to the manufacturing method of the biomass of this invention, biomass can be manufactured from algae cheaply and efficiently compared with the conventional.

본 발명에 따른 조류는 엽록체에 있어서, γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP 설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단백질의 발현량 및/또는 활성이 증가할 수 있다.Algae according to the present invention, in the chloroplast, γ-glutamylcysteine synthase, glutathione synthase, ATP sulfase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthase and serineacetyl transferase The amount and / or activity of at least one protein selected from the group consisting of can be increased.

본 발명에 따른 조류에서는 상기 γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 외인성 폴리뉴클레오티드가 도입될 수 있다.In the alga according to the present invention, the γ-glutamylcysteine synthetase, glutathione synthase, ATP sulfrilase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthase and serineacetyl transferase Exogenous polynucleotides encoding at least one protein of choice can be introduced.

본 발명에 따른 조류에서는 상기 γ-글루타밀시스테인 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 이하의 (a) ~ (d)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:In the alga according to the present invention, the polynucleotide encoding the γ-glutamylcysteine synthase may be selected from the group consisting of the following (a) to (d):

(a) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 배열로 이루어진 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레이티드;(a) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;

(b) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열에서, 1 또는 수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가된 아미노산 서열로 이루어지며, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레이티드;(b) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, a polynucleotide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and which encodes a polypeptide having γ-glutamylcysteine synthase activity;

(c) 서열번호 2로 나타내는 염기 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드;(c) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2;

(d) 상기 (a) ~ (c)의 폴리뉴클레오티드 중 어느 하나의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 염기서열로 이루어지는 폴리뉴클레오티드와 스트린전트 한 조건하에서 하이브리다이즈 하고, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레이티드.(d) hybridization under polyvinylnucleotides consisting of a nucleotide sequence complementary to any of the polynucleotides of (a) to (c) and under stringent conditions, and further the γ-glutamylcysteine synthase activity Polynucleotides encoding polypeptides having.

본 발명에 따른 조류의 제조방법에서는, 상기 글루타티온 농도 증가공정은 γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP 설프릴라제, 아데노신 5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린 아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 외인성 폴르뉴클레오티드를 조류에 도입하는 공정일 수 있다.In the algae production method according to the present invention, the glutathione concentration increasing step is γ-glutamylcysteine synthetase, glutathione synthase, ATP sulfrilase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase And an exogenous polynucleotide encoding at least one protein selected from the group consisting of serine acetyl transferase.

본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법에서는 상기 조류에 대하여 광을 조사하는, 광조사 공정을 포함할 수 있다.The biomass production method according to the present invention may include a light irradiation step of irradiating light to the algae.

본 발명에 따른 바이오매스의 제조방법에서는 상기 광조사 공정은 실질적으로 질소 기아가 아니 조건에서 수행할 수 있다.In the method for producing a biomass according to the present invention, the light irradiation process may be performed under conditions that are not substantially nitrogen starvation.

본 발명은 상술한 각 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 상이한 실시형태로 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합시켜 얻어지는 실시형태에 대하여도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the technical scope of the present invention also relates to the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Included in

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited by an Example.

[실시예 1]Example 1

<GSH1 과잉 발현주의 제조><Production of GSH1 overexpression strain>

크라미도모나스 유래의 γ-글루타밀시스테인 합성효소 (서열번호 1)을 코딩하는 GSH1 유전자 (서열번호 2)를 , PsaD 유전자의 프로모터 (PsaD 프로모터)의 하류에 연결한 플라스미드를 제조하였다.A plasmid was prepared in which the GSH1 gene (SEQ ID NO: 2) encoding γ-glutamylcysteine synthase (SEQ ID NO: 1) derived from Chlamydomonas was connected downstream of the promoter (PsaD promoter) of the PsaD gene.

구체적으로는, 크라미도모나스용 벡터인 환상 DNA, pSP124S (Plant Journal (1998) Vol. 14(4): 441-447를 참조)를, 제한효소 EcoRI 및 EcoR5를 동시 처리함으로써 개환하고, 서열번호 4의 폴리뉴클레오타이드 (약 3.13 킬로 염기쌍)을 연결함과 동시에 재차 환상화시켰다. 이러한 환상 DNA를 공지의 방법으로, 대장균을 사용하여 증폭시켜, 대장균으로부터 추출, 정제하였다.Specifically, the cyclic DNA, pSP124S (see Plant Journal (1998) Vol. 14 (4): 441-447), which is a vector for Chlamydomonas, is opened by simultaneously treating restriction enzymes EcoRI and EcoR5, and SEQ ID NO: 4 Polynucleotides (about 3.13 kilo base pairs) were linked together and re-circulated. Such cyclic DNA was amplified by E. coli in a known method, and extracted and purified from E. coli.

서열번호 4로 나타내는 폴리뉴클레이티드는 이하의 방법에 의해 제조하였다.The polynucleotide represented by SEQ ID NO: 4 was produced by the following method.

(1) 크라미도모나스 라인하르드티 CC503 균주 (Chlamydomonas Center, 미국, 듀크 대학으로부터 분양을 받았다)를 TAP 배지, 24℃, 5 μE/㎡/초의 조건에서 4일간 배양하였다. 이러한 배양물로부터 수집한 세포를 재료로 하고, cDNA 합성시약 키트 (Takara Bio Inc., Solid Phase cDNA synthesis kit)를 사용하고 cDNA의 혼합물을 조제하였다. 이러한 cDNA 혼합물을 주형으로서, 서열번호 5 및 6의 올리고뉴클레오티드를 사용하여, 공지의 방법에 의해 PCR 반응 (어닐링 온도는 58℃)를 실시하고, 크라미도모나스 GSH1 유전자를 ORF와 이것에 계속하여 3'UTR 영역을 연속한 약 2.27 킬로 염기쌍의 폴리뉴클레오티드로서 회수하였다. 추가로, 제한효소 EcoR1을 사용하여 말단 구조를 가공하였다.(1) Chlamydomonas Reinhardt CC503 strain (prepared from Chlamydomonas Center, Duke University, USA) was incubated for 4 days in TAP medium, 24 ° C., 5 μE / m 2 / sec. Using the cells collected from these cultures as a material, a cDNA synthesis reagent kit (Takara Bio Inc., Solid Phase cDNA synthesis kit) was used to prepare a mixture of cDNA. Using this cDNA mixture as a template, using the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 5 and 6, PCR reaction (annealing temperature is 58 ° C.) was carried out by a known method, and the Chlamydomonas GSH1 gene was subjected to ORF and subsequent 3 The 'UTR region was recovered as a continuous polynucleotide of about 2.27 kilo base pairs. In addition, the terminal structures were processed using restriction enzyme EcoR1.

(2) 상기 (1)과 마찬가지로 배양, 수집한 CC503의 세포를 재료에, DNA 추출시약 키트 (일본 Gene Co., Ltd., Isoplant)를 사용하여 게놈 DNA를 조제하였다. 이러한 게놈 DNA를 주형으로서 서열번호 7 및 8의 올리고뉴클레오티드를 사용하여, 공지의 방법에 의해 PCR 반응 (어닐링 온도는 56℃)를 실시하고, 크라미도모나스 PsaD 유전자의 프로모터 영역을 약 0.86킬로 염기쌍의 폴리뉴클레오티드로서 회수하였다. 추가로 제한효소 Hpal을 사용하여 말단 구조를 가공하였다.(2) Genomic DNA was prepared by using a DNA extraction reagent kit (Japan Gene Co., Ltd., Isoplant) as a material of cells of CC503 cultured and collected as in (1) above. Using such genomic DNA as the template, oligonucleotides of SEQ ID NOs: 7 and 8 were subjected to PCR reaction (annealing temperature is 56 ° C) by a known method, and the promoter region of the Chlamydomonas PsaD gene was approximately 0.86 kilobase pairs. Recovered as a polynucleotide. Further terminal structures were processed using restriction enzyme Hpal.

(3) 상기 (1) 및 상기 (2)에서 조제한 2 종류의 폴리뉴클레오티드 단편을 DNA 리가제 (동양방사제, Ligation High)를 사용하여, 공지의 방법에 의해 연결시켰다. 이상의 실험조작에 의해 일단이 평활 말단 (blunt end)이며, 다른 일단이 EcoR1에 의한 점착성 말단 (sticky end)인, PsD프로모터-GSH1 유전자의 폴리뉴클레이티드 단편을 조정할 수 있었다. 서열번호 4로 나타내는 염기 서열 중, 제853위치 ~ 제855위치가 개시 코돈이며, 제2294위치 ~ 제2296 위치가 종지 코돈이다. 즉 크라미도모나스 GSH1 유전자는 서열번호 3으로 나타내는 염기 서열 중, 제853위치 ~ 제2296 위치를 오픈 리딩 프레임 (ORF)으로서 갖고 있다.(3) The two kinds of polynucleotide fragments prepared in (1) and (2) above were linked by a known method using DNA ligase (orientation spinning agent, Ligation High). By the above experimental procedure, the polynucleotide fragment of the PsD promoter-GSH1 gene whose one end was the blunt end and the other end was the sticky end by EcoR1 was able to be adjusted. In the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4, positions 853 to 855 are start codons, and positions 2294 to 2296 are end codons. That is, the Chlamydomonas GSH1 gene has positions 853 to 2296 as an open reading frame (ORF) in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3.

·5' GCTCTCGCCTCAGGCGTT 3' (서열번호 5)5 'GCTCTCGCCTCAGGCGTT 3' (SEQ ID NO: 5)

·5' GGGGAATTCCTGAGCGAGGGCCTTACAAG 3'(서열번호 6)5 'GGGGAATTCCTGAGCGAGGGCCTTACAAG 3' (SEQ ID NO: 6)

·5' ATCAGCACACACAGCAGGCTCAC 3' (서열번호 7)5 'ATCAGCACACACAGCAGGCTCAC 3' (SEQ ID NO: 7)

·5' TGTTAACCATTTTGGCTTGTTGTGAGTAGC 3' (서열번호 8)5 'TGTTAACCATTTTGGCTTGTTGTGAGTAGC 3' (SEQ ID NO: 8)

상술한 바와 같이 제작한 PsaD 프로모터-GSH1의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 플라스미드를 제한효소 EcoR1에 의해 선상화한 다음, 일렉트로포레이션법 (Funct. Plant Biol.(2002)vol. 29: 231-241을 참조)에 의해, 크라미도모나스 라인하르드티(Chlamydomonas reinhardtii ) CC503 균주(이하,「크라미도모나스」라 칭한다)에 도입하였다. 당해 폴리뉴클레오티드가 게놈 DNA로 삽입되며, 세포의 복제에 수반하는 젊은 세대로 안정하게 계승되는 형질전환주 (이하, 「GSH1 과잉 발현주」라 칭한다)를, CC503 균주가 블레오마이신 내성을 획득하였다는 것을 지표로 선발하였다. 상기 폴리뉴클레오티드를 함유하는 플라스미드 DNA의 게놈 DNA로의 삽입은 PCR법에 의해 확인하였다.The plasmid containing the polynucleotide of the PsaD promoter-GSH1 prepared as described above was linearized with the restriction enzyme EcoR1, followed by electroporation (Funct. Plant Biol. (2002) vol. 29: 231-241. Chlamydomonas by Chlamydomonas reinhardtii ) was introduced into the CC503 strain (hereinafter referred to as "Cramidomonas"). Transformation strains (hereinafter referred to as "GSH1 overexpression strains") which the polynucleotide is inserted into genomic DNA and are stably inherited by the young generation accompanying the replication of the cells, the strain CC503 obtained bleomycin resistance Was selected as an indicator. Insertion of the plasmid DNA containing the polynucleotide into genomic DNA was confirmed by PCR.

또한 PsaD 유전자는 광합성에 관여하는 유전자이다. 따라서 조사하는 광의 세기를 변화시킴으로써, PsaD 프로모터의 활성을 조절하고, GSH1 유전자의 발현량을 조절할 수 있다. 즉 GSH1 과잉 발현주에 대하여 강한 광을 조사하면, GSH1 과잉 발현주에서의 외인성 GSH1의 발현량은 많게 되며, 약한 광을 조사하면, GSH1 과잉 발현주에서의 외인성 GSH1의 발현량은 적게 된다.
In addition, the PsaD gene is a gene involved in photosynthesis. Therefore, by changing the intensity of light to be irradiated, it is possible to regulate the activity of the PsaD promoter and to regulate the expression level of the GSH1 gene. In other words, when strong light is irradiated to the GSH1 overexpressing strain, the expression level of the exogenous GSH1 in the GSH1 overexpressing strain increases, and when the light is irradiated, the amount of the exogenous GSH1 expression in the GSH1 overexpression strain decreases.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를, 트리스-초산-인산 (TAP)배지, pH 7 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669를 참조)를 사용하여 반종속영양 조건하에서 배양하고, 증식능력 및 전분 생산능력을 평가하였다. 대조군으로서, 야생형 크라미도모나스 균주인 CC503주 (이하, 「친주(야생형주」라 칭한다)를 사용하였다. 각각의 시료의 배양조건을 표 1 및 표 2에 나타낸다.GSH1 overexpressing strains prepared in Example 1 were subjected to semi-dependent nutritional conditions using Tris-acetic acid-phosphate (TAP) medium, pH 7 (see Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669). And cultured under the condition of growth and starch production. As a control, CC503 strain (hereinafter referred to as “parent strain (wild-type strain)”), which is a wild-type Chlamydomonas strain, was used. The culture conditions of each sample are shown in Tables 1 and 2.

시료sample 세포의 종류Cell types 배양액Culture solution 조사한 연속광의 강도 (μE/㎡/초)Intensity of irradiated continuous light (μE / ㎡ / sec) 1One GSH1 과잉발현주GSH1 Overexpression TAP 배지TAP badge 4545 22 GSH1 과잉발현주GSH1 Overexpression TAP 배지+8mM BSOTAP Medium + 8mM BSO 4545 33 GSH1 과잉발현주GSH1 Overexpression TAP 배지TAP badge 1717 44 GSH1 과잉발현주GSH1 Overexpression TAP 배지TAP badge 8080 55 친주(야생형주)Parent wine TAP 배지TAP badge 4545 66 친주(야생형주)Parent wine TAP 배지+8mM BSOTAP Medium + 8mM BSO 4545 77 친주(야생형주)Parent wine TAP 배지TAP badge 1717 88 친주(야생형주)Parent wine TAP 배지TAP badge 8080

조사한 연속광의 강도 (μE/㎡/초)Intensity of irradiated continuous light (μE / ㎡ / sec) 17,45,80의 어느 것Any of 17,45,80 온도 (℃)Temperature (℃) 2424 배양 개시시에서의 배지량과 전배양물의 혼합비Mixing ratio of media volume and preculture at the start of culture 95:595: 5 전배양에 사용한 배지 및 조사한 연속광의 강도 (μE/㎡/초)Medium used for preculture and intensity of irradiated continuous light (μE / ㎡ / sec) TAP 배지
17
TAP badge
17
선회 진탕대의 회전속도 (rpm)Rotational Shaft Rotational Speed (rpm) 120120 선회 진탕대의 진폭 (mm)Swing shaker amplitude (mm) 3030 배양 개시시의 배지량 (mL)Medium amount at the start of culture (mL) 100100 배양용기의 형상 및 용량 (mL)Form and volume of culture vessel (mL) 삼각 플라스크, 500Erlenmeyer flask, 500

시료 2 및 시료 6에 있어서, TAP 배지 중에 가한 L-Buthionine-sulfoximine (약칭 BSO (모델번호 B2515, 시그마 알드리치 사제)는 GSH 합성효소의 저해제이다.In Samples 2 and 6, L-Buthionine-sulfoximine (abbreviated BSO (Model No. B2515, manufactured by Sigma Aldrich)) added to TAP medium is an inhibitor of GSH synthase.

결과를 도 1 및 도 2에 나타낸다. 도 1의 (a)는 GSH1 과잉 발현주의 증식능력을 표시하는 그래프이다. (b)는 배양 개시 309 시간 후의 배양액의 상태를 표시하는 도면이다. 도 2의 (a)는 친주 (야생형주)의 증식 능력을 표시하는 그래프이며, (b)는 배양개시 215 시간 후의 배양액의 상태를 표시하는 도면이다. The results are shown in Fig. 1 and Fig. Figure 1 (a) is a graph showing the proliferative capacity of GSH1 overexpressing strains. (b) is a figure which shows the state of the culture liquid 309 hours after the start of culture. 2 (a) is a graph showing the proliferative capacity of the parent strain (wild-type strain), and (b) is a diagram showing the state of the culture solution after 215 hours from the start of the culture.

도 1의 (a) 및 도 2의 (a)의 그래프의 종축은 광학 밀도 (OD)를 표시하고, 횡축은 배양시간을 표시한다. 종축으로 나타낸 광학 밀도는 적외선 (950nm)의 투과광량에 기초하여 0D값을 측정하는 장치 (TAITEC 사제, ODSensor-S/ODBox-A)에 의해 측정하였다. 또한 그래프 중에 기입한 화살표는 플로우 시토메트리 (FCM)을 수행한 타이밍을 표시한다.The vertical axis of the graphs of FIGS. 1A and 2A shows the optical density OD, and the horizontal axis shows the incubation time. The optical density shown by the vertical axis | shaft was measured by the apparatus (ODSensor-S / ODBox-A by TAITEC company) which measures 0D value based on the amount of transmitted light of infrared rays (950 nm). In addition, arrows written in the graph indicate timings of performing flow cytometry (FCM).

도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 시료 1~4의 세포는 모두 반종속영양 조건하에서 증식 능력을 갖고 있었다. 각각의 시료의 증식능력에 큰 차이는 없었으므로, 외인성 GSH1 유전자의 발현은 크라미도모나스의 증식에 영향을 주지 않는다는 것이 확인되었다. 또한 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이 시료 1 또는 시료 4에서는 배양액의 백탁이 인정되었다.As shown in Fig. 1 (a), all the cells of Samples 1 to 4 had proliferative capacity under semi-dependent nutritional conditions. Since there was no significant difference in the proliferative capacity of each sample, it was confirmed that the expression of the exogenous GSH1 gene did not affect the growth of Chlamydomonas. In addition, as shown in FIG. 1 (b), in the sample 1 or the sample 4, turbidity of the culture solution was recognized.

또한 본 실시예에서 말하는「반종속영양」이라 함은 배지중의 초산을 주된 탄소원으로서 배양하고 있지만, 광을 조사하고 또한 배양 플라스크를 밀봉하지 않기 때문에, 초산에 비하여 성장 기여도는 작지만, 대기중의 이산화 탄소도 탄소원으로서 이용하는 상태의 것을 말한다.In addition, the term "semi-dependent nutrition" referred to in the present example means that acetic acid in the medium is incubated as a main carbon source, but since the light is irradiated and the culture flask is not sealed, the growth contribution is smaller than that of acetic acid. Carbon dioxide also means the thing used as a carbon source.

배양액의 백탁이 인정된 시료 4의 배양액을 마이크로튜브에 회수하고, 원심분리에 의해 얻어진 백색의 침전물에 대하여, 요소 전분 반응을 수행하였다. 그 결과를 도 1의 (c)에 나타낸다. 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 시료 4로부터 회수한 백색 입자는 요소 전분 반응에 의해 청자색으로 착색하는 것이므로, 전분이 응집한 것이라는 것이 명확하게 되었다. 따라서 배양액의 백탁이 인정된 시료 1 또는 시료 4에서는 전분이 생산되었다는 것이 명확하게 되었다. 또한 GSH1 과잉 발현 세포내에서 생산된 전분은 전분 입자로서 세포 밖으로 배출되는 것으로 사료되었다.The culture solution of Sample 4 in which the clouding of the culture solution was recognized was collected in a microtube, and the urea starch reaction was performed on the white precipitate obtained by centrifugation. The results are shown in Fig. 1C. As shown in Fig. 1 (c), since the white particles recovered from Sample 4 were colored in blue violet by the urea starch reaction, it became clear that the starch was agglomerated. Therefore, it became clear that starch was produced in sample 1 or sample 4 in which turbidity of the culture solution was recognized. In addition, starch produced in GSH1 overexpressing cells was thought to be excreted out of the cells as starch particles.

한편, 시료 2 또는 시료 3에서는 배양액이 백탁하는 현상이 인정되지 않았다. GSH 합성효소의 저해제인 BSO를 첨가한 시료 2에서는, BSO에 의해 시료 2의 GSH1 과잉 발현주에서의 GSH의 합성이 저해되기 때문에, 전분이 세포 밖으로 배출되지 않았다고 사료되었다. 또한 시료 1 또는 시료 4에 보다 약한 광을 조사한 시료 3에서는 시료 1 또는 시료 4보다 GSH1 과잉 발현주에서의 외인성 GSH1의 발현량이 작기 때문에, 배양액의 백탁이 인정될 정도로 전분이 세포 밖으로 배출되지 않은 것으로 사료되었다.On the other hand, in the sample 2 or the sample 3, the phenomenon that the culture liquid became cloudy was not recognized. In sample 2 to which BSO, an inhibitor of GSH synthetase, was added, it was considered that starch was not excreted from the cells because BSO inhibited the synthesis of GSH in the GSH1 overexpressing strain of sample 2. In addition, in sample 3 irradiated with weaker light to sample 1 or sample 4, the expression level of exogenous GSH1 in GSH1 overexpressing strain was smaller than that of sample 1 or sample 4, so that starch was not discharged out of the cells to the extent that the turbidity of the culture solution was recognized. Was fed.

한편, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 시료 5~8의 세포는 모두 반종속 영양조건하에서, 증식능력을 갖고 있지만, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 시료 5~8에서는 배양액의 백탁은 인정되지 않았다. 즉 친주 (야생형주)에서는 TAP배지에서 80μE/㎡/초 이하의 광량의 광을 조사하는 배양조건에서는 전분 입자가 세포 밖으로 배출되지 않았다.On the other hand, as shown in (a) of FIG. 2, all of the cells of Samples 5 to 8 have proliferative capacity under semi-dependent nutritional conditions, but as shown in FIG. Was not recognized. In other words, starch particles were not discharged out of the cell under the culture conditions irradiated with light of 80 μE / m 2 / sec or less in the TAP medium in the parent strain (wild type strain).

추가로, 시료 4의 GSH1 과잉 발현주 및 시료 8의 친주 (야생형주)의 상태를 더욱 상세하게 해석하기 위해서, 플로우 사이토메트리를 수행하였다. 구체적으로는 각각의 세포에 488nm의 여기광을 조사하고, 600nm 부근의 형광강도를 측정하였다. 이러한 600nm 부근의 형광은 클로로필의 형광에 해당한다. 클로로필의 형광과 동시에, 세포의 밀도를 측정하기 위한 내부 표준으로서 Beckman Coulter 사제의 형광성 미립자 (상품명: Flow count)를 공존시키고, 488nm의 여기 광에서 더욱 발하는 525nm~700nm의 형광을 측정하였다. 또한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정함으로써 세포 (입자)의 크기 및 세포 (입자) 내부의 복잡함을 측정하였다.In addition, flow cytometry was performed in order to analyze in more detail the state of the GSH1 overexpressing strain of Sample 4 and the parent strain (wild-type strain) of Sample 8. Specifically, each cell was irradiated with 488 nm excitation light and the fluorescence intensity around 600 nm was measured. This fluorescence near 600 nm corresponds to the fluorescence of chlorophyll. At the same time as the fluorescence of chlorophyll, fluorescent fine particles (trade name: Flow count) manufactured by Beckman Coulter Co., Ltd. were coexisted as an internal standard for measuring cell density, and 525 nm to 700 nm fluorescence emitted by 488 nm excitation light was measured. In addition, the size of the cell (particle) and the complexity inside the cell (particle) were measured by measuring forward scattered light and lateral scattered light.

결과를 도 3 및 도 4에 나타낸다. 도 3의 (a)는 시료 8의 친주 (야생형주)에서의 클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 시료 8의 친주 (야생형주)의 배양물 중에 부유하는 입자의 크기와 입자 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다. 또한 도 4의 (a)는 시료 4의 GSH1 과잉 발현주에서의 클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 시료 4의 GSH1 과잉 발현주의 배양물 중에 부유하는 입자의 크기와 입자 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다. 또한 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)의 도면 중에 기재한 화살표는 내부 표준의 피크를 표시한다. 또한 도 3 (b) 및 도 4 (b)의 도면 중에 기재한 사각의 틀은 생세포가 존재하고 있는 획분을 표시한다.The results are shown in FIGS. 3 and 4. (A) is a figure which shows the histogram of the cell (particle) which shows the fluorescence of the chlorophyll in the parent strain (wild-type strain) of sample 8, (b) shows in the culture of the parent strain (wild-type strain) of sample 8. A diagram showing the correlation between the size of suspended particles and the complexity inside the particles. 4A is a diagram showing a histogram of cells (particles) exhibiting chlorophyll fluorescence in the GSH1 overexpression of Sample 4, and (b) is suspended in the culture of GSH1 overexpression of Sample 4 A diagram showing the correlation between the particle size and the complexity inside the particle. In addition, the arrow shown in the drawing of FIG.3 (a) and FIG.4 (a) shows the peak of an internal standard. In addition, the rectangular frame described in the drawings of FIGS. 3 (b) and 4 (b) indicates the fraction in which live cells exist.

도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 시료 8의 친주 (야생형주)에서는 대부분의 세포가 엽록체 (클로로필)을 갖는 생세포인 것으로 확인되었다.As shown in (a) and (b) of FIG. 3, in the parent strain (wild-type strain) of Sample 8, it was confirmed that most cells were living cells having chloroplasts (chlorophyll).

반면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 시료 4의 GSH1 과잉 발현주에서는 클로로필의 형광이 거의 검출되지 않았다. 그리고 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 시료 4의 GSH1 과잉 발현주에서는 생세포가 많이 존재하지 않았다. 도 4의 (b)에 있어서 4각 프레임 밖에 존재하는 입자는 세포 밖으로 배출된 전분 입자인 것으로 사료되었다. 즉 GSH1 과잉 발현주에서는 세포 내에서 생산된 전분은 세포의 사멸을 수반하여 전분 입자로서 세포 밖으로 배출되는 것으로 사료되었다.On the other hand, in the GSH1 overexpressing strain of Sample 4, as shown in FIG. 4 (a), chlorophyll fluorescence was hardly detected. As shown in FIG. 4B, in the GSH1 overexpressing strain of Sample 4, many living cells did not exist. In FIG. 4B, the particles present outside the quadrangular frame were considered to be starch particles discharged out of the cells. In other words, in GSH1 overexpressing strains, starch produced in cells is thought to be released out of the cells as starch particles with cell death.

도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 있어서의 「여기광 (488nm) 조사에 의해 클로로필 유래의 형광을 발하는 입자의 밀도」을 표 3에 나타내고, 「여기광 (488nm) 조사에 의해 클로로필 유래의 형광을 발하지 않는 입자의 밀도」을 표 4에 나타낸다. 또한 표 3 및 표 4에 나타낸 세포 (입자)의 개수는 내부 표준의 값을 기준으로 산출하고, 배양액 1mL에 포함되는 입자수를 10의 3승으로 나누어서 얻은 수치로 나타냈다.Table 3 shows the "density of particles which emit fluorine derived from chlorophyll by irradiation with excitation light (488 nm)" in Figs. 3A and 4A, and the excitation light (488 nm) irradiation. Density of particles which do not emit chlorophyll-derived fluorescent particles ”are shown in Table 4. In addition, the number of the cells (particles) shown in Table 3 and Table 4 was computed based on the value of an internal standard, and was shown by the numerical value obtained by dividing the number of particles contained in 1 mL of culture liquid by the power of 10.

45 μE/㎡/초 BSO 무첨가45 μE / ㎡ / sec BSO Free 45 μE/㎡/초 8mM BSO 첨가45 μE / ㎡ / sec 8 mM BSO addition 17 μE/㎡/초 BSO 무첨가17 μE / ㎡ / sec BSO Free 80 μE/㎡/초 BSO 무첨가80 μE / ㎡ / sec BSO Free 친주(야생형주)Parent wine 11,90611,906 19,63319,633 10,59110,591 10,80410,804 GSH1과잉 발현주GSH1 overexpressing strain 1,4511,451 4,2284,228 2,3802,380 241241

45 μE/㎡/초 BSO 무첨가45 μE / ㎡ / sec BSO Free 45 μE/㎡/초 8mM BSO 첨가45 μE / ㎡ / sec 8 mM BSO addition 17 μE/㎡/초 BSO 무첨가17 μE / ㎡ / sec BSO Free 80 μE/㎡/초 BSO 무첨가80 μE / ㎡ / sec BSO Free 친주(야생형주)Parent wine 4848 2727 2222 5757 GSH1과잉 발현주GSH1 overexpressing strain 1,8831,883 602602 789789 6,7086,708

[실시예 3] [Example 3]

실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를, 질소 기아 조건하에서 배양하고, 증식능력 및 전분 입자의 생산능력을 평가하였다. 구체적으로, GSH1 과잉 발현주를, 실시예 2와 동일한 TAP 배지를 사용하여, 광량 17 μE/㎡/초의 연속광, 24℃에서 8일간, 선회대상에서 진탕 배양하였다. 그 후 배양액을 교환하기 위해 원심분리 (2000g, 5분간)에 의해 세포를 침강물로서 회수하고, 회수한 세포를 2등분하고, 한편의 세포를, 질소원을 함유하지 않는 TAP, N-free 배지 (Gorman 및 Levine (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669를 참조) 고안의 TAP 배지의 조성중, 염화 암모늄을 동량의 염화 칼륨으로 치환한 배지)를 사용하여 재현탁하고, 다른 편의 세포를, 암모늄을 함유하는 통상의 TAP 배지를 사용하여 재현탁하였다. 재현탁하였을 때의 세포 밀도는 TAP 배지를 사용한 전배양 종료시의 세포 밀도의 약 1.1배가 되도록 조정하였다. 즉 전배양 90mL에 포함되는 세포를, 100mL의 새로운 배지로 재현탁하였다. 광량 80 μE/㎡/초에서 선회대상에서 진탕 배양하고, 매일 배양물의 일부를 분취하고, 증식능력 및 전분 생산능력을 평가하였다. 대조군으로서 친주 (야생형주, CC503주)를 사용하였다. 각각의 시료의 배양조건을 표 5 및 6에 나타낸다.The GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 was cultured under nitrogen starvation conditions, and the proliferation ability and the production capacity of starch particles were evaluated. Specifically, GSH1 overexpressing strains were shaken in a swing subject for 8 days at 24 ° C. continuous light with a light quantity of 17 μE / m 2 / sec using the same TAP medium as in Example 2. Then, the cells were recovered as sediments by centrifugation (2000 g, 5 minutes) in order to exchange the culture solution, and the recovered cells were divided into two, and the cells were divided into TAP and N-free medium containing no nitrogen source (Gorman And Levine (see Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669), in the composition of the TAP medium of the invention, a medium in which ammonium chloride was substituted with the same amount of potassium chloride) and resuspended in another cell. Was resuspended using conventional TAP medium containing ammonium. The cell density upon resuspension was adjusted to be about 1.1 times the cell density at the end of preculture with TAP medium. That is, the cells contained in 90 mL of preculture were resuspended in 100 mL of fresh medium. Shake culture was carried out in the swinging object at a light amount of 80 μE / m 2 / sec, and a portion of the culture was aliquoted daily, and the growth capacity and starch production capacity were evaluated. Parent strain (wild type strain, CC503 strain) was used as a control. The culture conditions of each sample are shown in Tables 5 and 6.

시료sample 세포의 종류Cell types 배양액Culture solution 99 GSH1 과잉 발현주GSH1 overexpression TAP 배지 (N-함유)TAP medium (N-containing) 1010 GSH1 과잉 발현주GSH1 overexpression TAP N-free 배지TAP N-free badge 1111 친주 (야생형주)Chinju (wild type liquor) TAP 배지 (N-함유)TAP medium (N-containing) 1212 친주 (야생형주)Chinju (wild type liquor) TAP N-free 배지TAP N-free badge

조사한 연속광의 강도 (μE/㎡/초)Intensity of irradiated continuous light (μE / ㎡ / sec) 8080 온도 (℃)Temperature (℃) 2424 선회진탕대의 회전속도 (rpm)Rotating Shaft Rotation Speed (rpm) 120120 선회진탕대의 진폭(mm)Amplitude of swing shaker (mm) 3030 배양 개시시의 배지량 (mL)Medium amount at the start of culture (mL) 100100 배양용기의 형상, 및 용량 (mL)Culture vessel shape and volume (mL) 삼각 플라스크, 300Erlenmeyer flask, 300

결과를 도 5 및 도 6에 나타낸다. 도 5는 시료 9 및 시료 10에서의「클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 밀도」 및 「클로로필의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 도 6은 시료 11 및 시료 12에 있어서의「클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 밀도」 및 「클로로필의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 도 5 및 도 6의 그래프에 있어서 종축은 세포(입자)의 밀도를 나타내고, 횡축은 배양 시간을 나타낸다. 배양시간은 배양액을 교환하였을 때를 0 시간으로 표시한다. 또한 도 5 및 도 6에 있어서, 상기 「클로로필의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」는 「전분 입자의 밀도」에 해당한다. 또한 도 5 및 도 6에 있어서, (b) 및 (c)에서의 「TAP normal」, 「TAP N-free」는 각각 「질소를 함유하는 TAP」, 「질소를 함유하지 않는 TAP」의 의미이다.The results are shown in FIGS. 5 and 6. 5 is a graph showing changes over time in "density of cells (particles) exhibiting fluorescence of chlorophyll" and "density of cells (particles) exhibiting no fluorescence of chlorophyll" in Samples 9 and 10. FIG. FIG. 6 is a graph showing changes over time in "density of cells (particles) exhibiting fluorescence of chlorophyll" and "density of cells (particles) exhibiting no fluorescence of chlorophyll" in Samples 11 and 12. FIG. In the graphs of FIGS. 5 and 6, the vertical axis represents the density of cells (particles), and the horizontal axis represents the incubation time. The incubation time is expressed as 0 hours when the culture medium is replaced. 5 and 6, the "density of cells (particles) not exhibiting fluorescence of chlorophyll" corresponds to "density of starch particles". 5 and 6, "TAP normal" and "TAP N-free" in (b) and (c) are the meanings of "TAP containing nitrogen" and "TAP containing no nitrogen", respectively. .

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에 있어서는 질소원을 함유하는 배양액 중에서는, 엽록체를 갖는 세포의 밀도는 배양 후 개시 후에 일단 증가하고, 그 후 감소하는 경향이 있었다. 한편, 질소원을 함유하지 않는 배양액 중에서는 엽록체를 갖는 세포는 거의 증식하지 않았다. 또한 배양액 중의 질소원의 유무에 관계없이 전분 입자의 밀도는 경시적으로 증가하였다. 추가로 배양액 중의 세포 (엽록체를 갖는 세포)의 밀도가 감소하게 되면, 전분 입자의 밀도가 증가하는 경향이 있었다.As shown in (a) of FIG. 5, in the GSH1 overexpressing strain, in the culture medium containing the nitrogen source, the density of the cells having chloroplasts tended to increase once after incubation and then decrease thereafter. On the other hand, in the culture solution containing no nitrogen source, cells with chloroplasts hardly proliferated. In addition, the density of starch particles increased with time regardless of the presence of a nitrogen source in the culture. In addition, when the density of cells (cells with chloroplasts) in the culture medium decreased, the density of starch particles tended to increase.

반면, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 친주 (야생형주)에 있어서는 질소원을 함유하는 배양액 중에서는 세포는 증식하지만, 질소원을 함유하지 않는 배양액 중에서는 세포는 완만하게 증가하였다. 또한 친주 (야생형주)에 있어서는, 배양액 중의 질소원의 유무에 관계없이 전분 입자의 밀도는 증가하지 않았다. 친주 (야생형주)에서는 질소 기아 조건하에 있어서 전분의 축적이 일어나는 것이 보고되어 있다. 그러나 통상 크라미도모나스를 배양하는 조건의 광의 세기 (80μE/㎡/초)에서는 질소 기아 조건하에서도 전분 입자가 세포 밖으로 배출되는 것은 아니다. 결과는 나타내지 않았지만, 250 μE/㎡/초의 광을 조사한 경우도 마찬가지로, 친주 (야생형주)에서는 전분 입자가 세포 밖으로 배출되는 것은 아니었다.On the other hand, as shown in (a) of FIG. 6, in the parent strain (wild strain), the cells proliferated in the culture medium containing the nitrogen source, but gradually increased in the culture medium containing the nitrogen source. In addition, in the parent strain (wild type strain), the density of the starch particles did not increase regardless of the presence or absence of a nitrogen source in the culture solution. It has been reported that starch accumulation occurs in parent strains (wild type strains) under nitrogen starvation conditions. However, starch particles are not discharged out of the cell even under nitrogen starvation conditions at the light intensity (80 μE / m 2 / sec) under conditions for culturing Chlamydomonas. Although the results were not shown, the starch particles were not discharged out of the cells in the parent strain (wild-type strain) in the case of irradiation with light of 250 µE / m 2 / sec.

시료 9, 10, 11 및 12의 배양액으로부터, 1일 내지 2일의 간격으로 일부를 발취한 샘플에 포함되는 전분을 정량하였다, 정량에는 글루코오스 테스트 와코 (와코순약 공업사제)를 사용하였다. 그 결과를 도 5의 (b), (c) 및 도 6의 (b), (c)에 나타낸다.From the cultures of samples 9, 10, 11, and 12, the starch contained in the sample which was partially extracted at intervals of 1 to 2 days was quantified. A glucose test Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for quantification. The results are shown in Figs. 5B and 5C and Figs. 6B and 6C.

도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 질소 기아 조건의 경우 (TAP N-free 배지)에서는 GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)의 어느 것도 배양액 중의 전분 농도는 증가하고 있다. 한편 질소 기아 조건이 아닌 경우 (TAP 배지 (N 함유)), 친주 (야생형주)에서는 대부분 배지중의 전분 농도는 상승하지 않았지만, GSH1 과잉 발현주에서는 질소 기아 조건의 경우와 마찬가지로 전분 농도는 증가하고 있다.As shown in FIGS. 5B and 6B, in the case of nitrogen starvation conditions (TAP N-free medium), the starch concentration in the culture medium increased in both GSH1 overexpressing strain and parent strain (wild type strain). Doing. On the other hand, starch concentration in the medium did not increase in the case of non-nitrogen starvation conditions (TAP medium (containing N)) and parent strains (wild type strains). have.

또한 도 5의 (c) 및 도 6의 (c)에, 배양액 중의 전분 량을 100만개의 엽록체를 갖는 세포당 수치로 표현한 결과를 나타낸다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, GSH1 과잉 발현주의 세포당 생산성은 친주 (야생형주)에 비하여, 질소 기아 조건의 유무에 관계없이 현저하게 상승하고 있음을 알 수 있었다. 이것은 전분의 축적에 관하여 원료의 일부인 배지 성분에 대한 수율이 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)보다 우수하다는 것을 의미한다. 또한 세포 구성성분으로 이루어진 폐기물의 발생량이 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주(야생형주)와 비교하여, 낮다는 것도 의미하며, 추가로는 전분의 정제에 관하여, GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)에 비하여, 용이하다는 것도 의미한다. 또한 세포를 증식단계로부터 생산단계로 이행시킨 경우, 실제로 세포 밀도를 높이는 것도 간편한 것이므로, 세포당 생산성이 향상한다는 것은 대단히 유리하다.5 (c) and 6 (c) show the results of expressing the amount of starch in the culture solution per cell with 1 million chloroplasts. As shown in the same figure, it was found that the productivity per cell of the GSH1 overexpressing strain was remarkably increased with or without nitrogen starvation conditions as compared to the parent strain (wild-type strain). This means that the yield of the medium component which is part of the raw material with respect to the accumulation of starch is superior to the parent strain (wild type strain) of the GSH1 overexpressing strain. It also means that the amount of waste consisting of cellular components is lower than that of GSH1 overexpressing strains (wild-type strains), and further, in terms of purification of starch, In contrast, it also means easy. In addition, when the cells are transferred from the proliferation stage to the production stage, it is also very easy to actually increase the cell density, and thus it is very advantageous to improve the productivity per cell.

또한 도 5 및 도 6에서 나타낸 실험과 동일한 실험을 독립적으로 반복 수행한 결과를 도 19 및 도 20에 나타낸다. 도 19는 도 5와 마찬가지로 시료 9 및 시료 10에 있어서의 「클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 밀도」 및 「클로로필의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 도 20은 도 6과 마찬가지로 시료 11 및 시료 12에 있어서의「클로로필의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 밀도」 및 「클로로필의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 도 5 및 도 6에서 나타낸 실험과 동일한 실험을 반복 수행한 경우에 얻어진 결과는 도 5 및 도 6에 나타낸 결과와 동일한 경향을 나타냈으므로, 데이터의 재현성이 높다는 것이 확인되었다.
In addition, the results of independently repeating the same experiments as those shown in FIGS. 5 and 6 are shown in FIGS. 19 and 20. FIG. 19 shows a time-dependent change in "density of cells (particles) exhibiting fluorescence of chlorophyll" and "density of cells (particles) exhibiting no fluorescence of chlorophyll" in Samples 9 and 10 as in FIG. It is a graph. FIG. 20 shows changes over time in "density of cells (particles) exhibiting chlorophyll fluorescence" and "density of cells (particles) not exhibiting chlorophyll fluorescence" in Samples 11 and 12 as in FIG. It is a graph. As shown in Fig. 19 and Fig. 20, the results obtained when the same experiment as in Fig. 5 and Fig. 6 were repeatedly performed showed the same tendency as the results shown in Figs. It was confirmed to be high.

[실시예 4]Example 4

실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를 독립 영양 조건하에서 배양하고, 증식능력 및 전분 입자의 생산 능력을 평가하였다. 구체적으로는 GSH1 과잉 발현주를 TAP 배지에서 전배양한 후, HSM 배지 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1960) 46, 83-91을 참조)에 계대이식하고, 배양 용기 바닥 부근으로 삽입한 글래스 관을 통하여 무균의 공기를 공급하면서 광조사하였다. 배양액의 교반에는 마그네틱 스터러를 사용하였다. 상세한 배양조건은 표 7과 같다. 대조군으로서 동일 조건에서 친주 (야생형주)를 배양하고, 증식능력 및 전분 입자의 생산 능력을 평가하였다.The GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 was cultured under independent nutritional conditions, and the proliferative capacity and the production capacity of starch particles were evaluated. Specifically, GSH1 overexpressing strains were precultured in TAP medium, then passaged to HSM medium (see Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1960) 46, 83-91) and inserted near the bottom of the culture vessel. It was irradiated with light while supplying sterile air through one glass tube. A magnetic stirrer was used for stirring the culture solution. Detailed culture conditions are shown in Table 7. As a control, parent strain (wild strain) was cultured under the same conditions, and the proliferation ability and the production ability of starch particles were evaluated.

조사한 연속광의 강도 (μE/㎡/초)Intensity of irradiated continuous light (μE / ㎡ / sec) 8080 온도 (℃)Temperature (℃) 2424 배양 개시시에서의 배지량과 전배양물의 혼합비율Mixing ratio of media volume and preculture at the start of culture 12:112: 1 전배양에 사용한 배지 및 조사한 연속광의 강도
(μE/㎡/초)
Intensity of medium and irradiated continuous light used for preculture
(μE / ㎡ / sec)
TAP 배지
17
TAP badge
17
에어레이션 량 (L/분)Aeration amount (L / min) 1~21-2 배양 개시시의 배지량 (mL)Medium amount at the start of culture (mL) 325325 배양용기의 형상 및 용량 (mL)Form and volume of culture vessel (mL) 원통형 메디아 병, 500Cylindrical Median Bottle, 500

에어레이션(aeration)에 따른 증산에 의해 감소하는 배지량을 대략 300 mL로 유지하기 위해, 적시에 멸균수를 보충하였다.Sterilized water was supplemented in a timely manner to maintain approximately 300 mL of media volume decreased by evaporation following aeration.

결과를 표 7에 나타낸다. 도 7의 (a)는 GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)에 있어서의 「염록체의 형광을 나타내는 세포 (입자)의 밀도」 및 「엽록체의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」의 경시적 변화를 표시하는 그래프이며, (b)는 배양액 당 전분량의 경시적 변화를 표시하는 그래프이다. 도 7의 (a)의 그래프에 있어서, 종축은 세포 (입자)의 밀도를 나타내고, 횡축은 배양시간을 나타낸다. 배양시간은 독립영양조건하에서 배양을 개시하였을 때를 0 시간으로 하여 표시한다. 또한 도 7의 (a)의 그래프에 있어서, 상기 「엽록체의 형광을 나타내지 않는 세포 (입자)의 밀도」는 「전분 입자의 밀도」에 해당한다. The results are shown in Table 7. 7A shows the density of "cells (particles) exhibiting chloroplast fluorescence" and "density of cells (particles) not showing chloroplast fluorescence" in GSH1 overexpressing strains and parent strains (wild-type strains). It is a graph which shows the change over time, (b) is a graph which shows the change over time of the amount of starch per culture. In the graph of Fig. 7A, the vertical axis represents the density of cells (particles), and the horizontal axis represents the incubation time. Incubation time is expressed as 0 hours when the incubation is started under autotrophic conditions. In addition, in the graph of FIG. 7A, the "density of cells (particles) not showing fluorescence of chloroplasts" corresponds to "density of starch particles".

도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에 있어서는 친주 (야생형주)와 비교하면 증가 속도가 느리지만, 세포의 밀도가 경시적으로 증가하였다. 또한 세포의 밀도의 증가에 수반하여 전분 입자의 밀도가 경시적으로, 직선적으로 증가하는 경향이 있었다. 이에 반하여 야생형주에 있어서는 세포의 밀도는 증가하지만, 전분 입자는 거의 세포 밖으로 배출되지 않았다. As shown in (a) of FIG. 7, in the GSH1 overexpressing strain, the rate of increase was slower than that of the parent strain (wild-type strain), but the cell density increased over time. In addition, the density of starch particles tended to increase linearly with the increase of cell density. In contrast, in wild-type strains, the cell density increased, but starch particles were hardly discharged out of the cells.

추가로, 독립 영양조건하에서 배양 후 10일 째의, GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)에 대하여, 요소 전분 반응을 수행하였다. 구체적으로는, GSH1 과잉발현주의 배양액 1 mL로부터, 세포 (입자)를 원심분리에 의해 회수하였다. 친주 (야생형주)에 대하여도 마찬가지로 하여 배양액으로부터 세포 (입자)를 회수하였다. 회수한 세포 (입자)를, 아세톤을 사용하여 처리하고, 세포로부터 클로로필을 제거하고, 그 후 요소 전분 반응을 수행하였다. 세포로부터 클로로필을 제거하는 것은 요소 전분 반응의 결과를 보기 쉽기 때문이다. In addition, urea starch reactions were performed on GSH1 overexpressing strains and parent strains (wild-type strains) 10 days after culture under independent nutritional conditions. Specifically, cells (particles) were recovered by centrifugation from 1 mL of GSH1 overexpressing culture medium. Similarly with respect to the parent strain (wild strain strain), cells (particles) were recovered from the culture solution. The recovered cells (particles) were treated with acetone, chlorophyll was removed from the cells, and then urea starch reaction was performed. The removal of chlorophyll from the cells is easy to see the result of the urea starch reaction.

그 결과는 도 8에 나타낸다. 도 8은 GSH1 과잉 발현주 및 친주 (야생형주)에 있어서의 요소 전분 반응의 결과를 표시하는 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에 있어서는, 요소 전분 반응에 의해 백색의 입자가 진한 청자색으로 착색하므로, 전분 입자가 세포 밖으로 배출되는 것이 확인되었다. 또한 친주 (야생형주)에 있어서도 착색은 약하지만 약간의 요소 전분 반응이 인지되었다. 이 결과로부터 독립 영양 조건하에서는 질소 기아가 아닌 조건하에서도 친주 (야생형주)에 있어서도 어느 정도의 전분이 생산되고 있다는 것이 시사되었다.The result is shown in FIG. It is a figure which shows the result of the urea starch reaction in GSH1 overexpressing strain and parent strain (wild-type strain). As shown in FIG. 8, in the GSH1 overexpressing strain, the white particles were colored deep blue violet by the urea starch reaction, and it was confirmed that the starch particles were discharged out of the cells. Also in the parent strain (wild type strain), the coloration was weak but a slight urea starch reaction was recognized. From these results, it was suggested that a certain amount of starch was produced in the parent wine (wild-type wine) even under the conditions of independent nutrition under nitrogen starvation.

도 7의 (a)에 나타낸 독립 영양 조건하에서의 배양에 대하여 매일마다 경시적으로 수득한 배양액 샘플 1mL을 사용하여, 전분의 정량을 행하였다. 정량에는 글루코오스 테스트 와코 (와코준약공업사제)를 사용하였다. Starch was quantified using 1 mL of a culture solution sample obtained daily over time for the culture under the independent nutrient condition shown in FIG. Glucose test Waco (made by Wako Pure Chemical Industries Ltd.) was used for quantification.

그 결과는 도 7의 (b)에 나타낸다. GSH1 과잉 발현주에 있어서는 친주 (야생형주)와 비교하면 전분의 생산 개시가 빠르다. 또한 GSH1 과잉 발현주에 있어서는 동일 배양시를 거친 친주 (야생형주)와 비교하면 전분의 생산량이 많다. 예를 들면 배양 10일째의 배양액 중의 전분 농도는 배양액 1 L당, GSH1 과잉 발현주에서는 416.8mg, 친주 (야생형주)에서는 196.4mg이었다. 따라서 배양액 당 생산성은 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)의 2배 이상 높았다. 이것은 전분의 축적에 관하여 원료의 일부인 배지 성분에 대한 수율이 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)보다 우수하다는 것을 의미한다. 또한 세포 구성성분으로 이루어진 폐기물의 발생량이 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)에 비하여, 낮다는 것도 의미하며, 아울러 전분의 정제에 관하여, GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)에 비하여 용이하다는 것도 의미한다. 추가로는 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 실시예의 결과는 전분 생산량에 대하여 세포 증식량이 억제되고 있으므로, GSH1 과잉 발현주는 친주 (야생형주)에 비하여 배지 성분을 더욱 유효하게 이용할 수 있는 균주이며, 광합성에 의한 전분 생산을 연속적으로 행하는 경우의 세포주로서 더욱 바람직하다는 것을 시사하고 있다.
The results are shown in Fig. 7B. In the GSH1 overexpressed strain, starch production is faster than the parent strain (wild-type strain). In the GSH1 overexpressing strains, starch production was higher than that of the parent strain (wild-type strains) subjected to the same culture. For example, the starch concentration in the culture solution on the 10th day of culture was 416.8 mg in GSH1 overexpressing strain and 196.4 mg in parent strain (wild-type strain) per 1 L of culture medium. Therefore, the productivity per culture was more than twice as high as the parent strain (wild type strain) of the GSH1 overexpression strain. This means that the yield of the medium component which is part of the raw material with respect to the accumulation of starch is superior to the parent strain (wild type strain) of the GSH1 overexpressing strain. In addition, it means that the generation amount of waste consisting of cellular components is lower than that of GSH1 overexpressing strains (wild-type strains), and that the GSH1 overexpression strain is easier than starches (wild-type strains) in terms of starch purification. It also means. In addition, the results of the examples shown in (a) and (b) of FIG. 7 show that the cell proliferation is suppressed with respect to the amount of starch produced. Thus, GSH1 overexpressing strains can be used more effectively than the parent strains (wild type strains). It is a strain, suggesting that it is more preferable as a cell line when starch production by photosynthesis is performed continuously.

[실시예 5][Example 5]

100mL의 TAP 배지에 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를 접종하고, 80μE/㎡/초의 연속광 하에서 배양하였다. 적외선 (950 nm)의 투과 광량에 기초하여 OD값을 연속적으로 모니터하고, 대수 증식기 또는 정상기에 배양액을 5mL 분리하고, 분리된 배양액을 새로운 100mL의 TAP 배지에 이식(계대)하고, 마찬가지로 배양을 계속하였다.100 mL of TAP medium was inoculated with the GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 and cultured under continuous light of 80 μE / m 2 / sec. Continuously monitor the OD value based on the amount of transmitted light of infrared light (950 nm), separate 5 mL of the culture medium in the logarithmic growth phase or the normal phase, transplant the separated culture medium into a new 100 mL of TAP medium, and continue culturing in the same manner. It was.

도 9는 GSH1 과잉발현주의 증식능력을 조사한 결과를 표시하는 도면이다. 도 9 중에 나타낸 화살표는 그의 시점이 배양액을 분리한 시점을 표시하고 있다. 또한 도 9중, 「일차」는 일차 배양(primary culture)을 의미하고, 「계대 1」은 1회째의 계대 배양을 의미하고, 「계대 2」는 2회째의 계대 배양을 의미하고, 「계대 3」은 3회째의 계대 배양을 의미하고, 「계대 4」는 4회째의 계대 배양을 의미한다.9 shows the results of examining the proliferative capacity of GSH1 overexpression strains. The arrows shown in FIG. 9 indicate the time points at which the culture solution was separated. In Fig. 9, "primary" means primary culture, "passage 1" means first passage culture, "passage 2" means second passage culture, and "passage 3". "Means passage 3rd passage, and" passage 4 "means passage 4th passage.

도 9에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주는 대수 증식기 뿐만아니라, 정상기에 들어간 후 약 150시간 경과한 배양이었더라도, 종배양 (seed culture)으로서 새로운 증식이 가능하다는 것이 확인할 수 있었다. 또한 일차배양(일차)의 지수 관수적 성장구간의 근사선은 y = 0.0067 x - 0.4287로 표시되며, R2 = 0.9959이었다. 또한 계대 1 회째 (계대 1)의 지수 관수적 성장 구간의 근사선은 y = 0.0085 x - 1.774로 표시되며, R2 = 0.9952이었다. As shown in FIG. 9, the GSH1 overexpressing strain as well as the logarithmic growth phase, even if the culture was about 150 hours after entering the normal phase, it was confirmed that new growth is possible as a seed culture (seed culture). In addition, the approximation of the exponential irrigation growth interval of the primary culture (primary) is expressed as y = 0.0067 x-0.4287, R 2 = 0.9959. In addition, the approximation of the exponential irrigation growth interval of the first passage (passage 1) is expressed as y = 0.0085 x-1.774, and R 2 = 0.9952.

단, 정상기에 들어간 후에 약 150 시간 경과한 배양을 종(Seed)으로 하는 경우는 정상기에 들어간 직후의 배양을 종으로 하는 경우에 비하여, 증식의 상승이 18시간 정도 느렸다. 그 결과로부터 GSH 과잉 발현주에서는 대수 증식기가 종료한 시점에 있어서, 모든 세포가 세포사멸을 운명으로 하는 것이 아니라, 대수 증식기가 종료한 집단 중에는 증식 능력을 갖는 세포가 포함되어 있다는 것이 명확하게 되었다. 즉 GSH1 과잉 발현주에서는 대수 증식기 및 정상기의 세포를 종으로서 반복 배치 배양이 가능하다는 것이 분명하게 되었다. However, in the case of using the seed cultured for about 150 hours after entering the normal phase as the seed, the increase in proliferation was slowed by about 18 hours compared with the case in which the culture immediately after entering the normal phase was used as the species. As a result, it was clear that in the GSH overexpressing strain, not all cells were destined for cell death at the end of the logarithmic growth phase, but that cells having proliferative capacity were included in the population in which the logarithmic growth phase was terminated. That is, it became clear that in GSH1 overexpressing strain, repeated batch culture using the cells of a logarithmic growth phase and a normal phase was possible.

각각의 증식기에 있어서의 GSH1 과잉 발현주의 특징을 더욱 상세하게 해석한 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10은 각각의 계대 시점에서의 GSH1 과잉 발현주의 상태를 조사한 결과를 표시하고, (a)는 도 9에 나타내는「계대 1」을 수행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (b)는 도 9에 나타내는「계대 2」를 수행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (c)는 도 9에 나타내는 「계대 3」를 수행하였을 때의 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.The result of having analyzed the characteristic of GSH1 overexpressing strain in each propagation stage in more detail is shown in FIG. Fig. 10 shows the results of investigating the state of GSH1 overexpressing strain at each passage point, and (a) shows the size and complexity of cells inside the GSH1 overexpressing strain when performing "passage 1" shown in Fig. 9. (B) is a diagram showing a correlation between the size of cells of GSH1 overexpressing strain and the complexity within the cells when "passage 2" shown in FIG. 9 is performed. c) is a diagram which shows the correlation between the size of the GSH1 overexpressing cell and the complexity inside the cell when "passage 3" shown in FIG. 9 is performed.

도 10에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에서는 임의의 배양시기 (대수 증식기 및 정상기)에서도 전분 입자가 방출된다는 것이 확인되었다. 또한 도 10의 (a)~(d)의 전방 산란과 측방 산란과의 상관 도면에 있어서 좌하각에서 인정되는 입자의 집단이 전분 입자에 해당한다. 도 10의 (a) ~ (c)로부터 전분 입자가 풍부하게 포함된다는 것이 확인되었다. As shown in FIG. 10, it was confirmed that starch particles were released at any culture period (log phase and normal phase) in the GSH1 overexpressing strain. In the correlation diagram between forward scattering and lateral scattering of FIGS. 10A to 10D, the group of particles recognized at the lower left angle corresponds to starch particles. It is confirmed from FIG. 10 (a)-(c) that starch particle is contained abundantly.

이상의 결과로부터 대수 증식기의 배양물에 있어서도 GSH1 과잉 발현주로부터 전분 입자가 방출된다는 것이 명확하게 되었다.
From the above results, it became clear that even in the culture of logarithmic growth phase, starch particles were released from the GSH1 overexpressing strain.

[실시예 6][Example 6]

실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주에 있어서, 세포 밖으로 방출된 전분 입자의 형상을 관찰하였다. 구체적으로, 세포 밖으로 방출된 전분 입자를 1 mL의 0.01%의 Tween 20 (등록상표, Sigma 사제, 모델 번호 P1379)로 현탁하고, 추가로 9 mL의 Percoll(등록상표, Sigma 사제, 모델 번호 P1644)를 첨가하여 분산시키고, 원심분리 (9,100 x g, 30 분)하여 정제하고, 얻어진 전분 입자를 주사형 전자현미경을 사용하여 관찰하였다.In the GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1, the shape of the starch particles released out of the cells was observed. Specifically, starch particles released out of the cells were suspended in 1 mL of 0.01% Tween 20 (trademark, manufactured by Sigma, Model No. P1379), and further 9 mL of Percoll (trademark, manufactured by Sigma, Model No. P1644). Was added, dispersed, and centrifuged (9,100 xg, 30 minutes) to purify, and the resulting starch particles were observed using a scanning electron microscope.

도 11은 GSH1 과잉 발현주로부터 세포 밖으로 방출된 전분 입자의 형상을 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)는 전분 입자를 주사형 전자현미경을 사용하여 관찰한 결과를 표시하는 도면이다. 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에 의해 생성되는 전분 입자는 그의 평균 입자 직경이 장경이 1.3㎛ (표준편차 0.181), 단경이 1.0 ㎛ (표준편차 0.204)로 미소하며, 또한 크기가 균일한 입자라는 것이 확인되었다. 옥수수, 감자, 소맥 등에 의해 만들어지는 일반적인 전분 입자는 평균 입자 직경이 10 ~ 50 ㎛이므로, GSH1 과잉 발현주에 의해 생성되는 전분 입자가 얼마나 미소한지를 알 수 있다.It is a figure which shows the result of having observed the shape of the starch particle discharged out of the cell from the GSH1 overexpressing strain. (A) is a figure which shows the result of having observed the starch particle using the scanning electron microscope. As shown in Fig. 11 (a), the starch particles produced by the GSH1 overexpressing strain has a small average particle diameter of 1.3 mu m (standard deviation 0.181), short diameter 1.0 mu m (standard deviation 0.204), It was also confirmed that the particles were uniform in size. Since general starch particles made by corn, potato, wheat and the like have an average particle diameter of 10 to 50 μm, it can be seen how minute the starch particles produced by the GSH1 overexpressing strain are.

이와 같이 GSH1 과잉 발현주에 의해 생성되는 전분 입자는 옥수수, 감자, 소맥 등에 의해 만들어지는 일반적인 전분 입자에 비하여 미소하다. 이러한 미소한 전분 입자는 의약품의 제조에 있어서 유용하다.Thus, starch particles produced by GSH1 overexpressing strains are finer than general starch particles made by corn, potatoes, wheat and the like. Such fine starch particles are useful in the manufacture of pharmaceuticals.

또한 GSH1 과잉 발현주에 있어서의 전분 입자의 방출은 세포의 파열에 따른 방출이다. 세포의 파열에 전후하여 자기 융해 (autolysis)가 일어나지만 전분 입자 자체는 자기 융해의 원인이 되는 효소에 의해 분해되는 않는다. 이 때문에 GSH1 과잉 발현주에서는 불순물이 작은 전분 입자가 얻어진다.In addition, the release of starch particles in the GSH1 overexpressing strain is due to cell rupture. Autolysis occurs before and after cell rupture, but the starch particles themselves are not degraded by enzymes that cause self-lysis. For this reason, starch particles with small impurities are obtained in GSH1 overexpressing strains.

구체적으로는, 세포가 자기융해하지 않는 경우는 세포내에 축적하는 전분 입자를 추출하기 위하여, 연마 등 화학적, 물리적 수단에 의해 세포를 파괴하는 공정이 필요하며, 또한 파괴된 세포의 파편이 잔사로 되어 전분 입자에 혼입한다. 한편 세포가 자기 융해하는 경우는 효소 반응에 의해 고분자의 단백질, 탄수화물, 막 시스템 등은 더욱 저분자의 물질로 분해되기 때문에, 세포 단편의 발생은 적게 된다. 추가로, 세포가 남아있지 않다고 하는 것은 원료 (배지 성분)당 전분 입자의 생산 효율이 높다고 말하는 것이며, 수율이 좋다고 말할 수 있다. 또한 자기 융해에 의해 생기는 저분자 물질은 조류의 증식에 이용가능한 것으로 사료되며, 이와 같은 물질의 리사이클에 의해 조류의 증식에 필요한 배지의 절약을 기대할 수 있다고 사료된다. 세포의 자기 융해는 야생형주에서는 일어나지 않고, GSH1 과잉 세포주에서만 일어난다.Specifically, in the case where the cells do not self-melt, a step of destroying the cells by chemical or physical means such as polishing is required to extract the starch particles that accumulate in the cells, and debris of the broken cells becomes residue. Incorporate into starch particles. On the other hand, when cells self-thaw, polymer proteins, carbohydrates, membrane systems, and the like are further decomposed into small molecules by the enzymatic reaction, resulting in fewer cell fragments. In addition, the absence of cells means that the production efficiency of starch particles per raw material (medium component) is high, and the yield is good. In addition, low-molecular substances produced by self-melting are considered to be available for the growth of algae, and it is thought that the saving of the medium necessary for the growth of algae can be expected by the recycling of such substances. Cell fusion does not occur in wild-type lines, but only in GSH1 excess cell lines.

또한 도 11의 (a)는 GSH1 과잉 발현주로부터 방출된 전분 입자에 있어서의 요소 전분 반응의 결과를 표시하는 도면이지만, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 GSH1 과잉 발현주로부터 방출된 전분 입자는 대조군으로서 사용한 옥수수 전분과 마찬가지로 요소 전분 반응에 의해 청자색으로 착색한다는 것이 확인되었다.In addition, although FIG. 11 (a) is a figure which shows the result of the urea starch reaction in the starch particle | grains released from GSH1 overexpression strain, the starch particle | grains released from GSH1 overexpression strain as shown in FIG.11 (b). It was confirmed that was colored blue violet by urea starch reaction as corn starch used as a control.

또한 도 11의 (c)는 GSH 합성효소의 저해제인 BSO를 첨가한 경우의, GSH1 과잉 발현주의 전분 생산능력을 표시하는 도면이지만, BSO를 첨가하지 않은 GSH1 과잉 발현주에서는 GSH의 합성이 저해되지 않기 때문에 전분이 세포 밖으로 배출되는 반면, BSO를 첨가한 GSH1 과잉 발현주에서는 BSO에 의해 GSH의 합성이 저해되기 때문에 전분이 세포 밖으로 배출되지 않는다는 것이 확인되었다.
In addition, Figure 11 (c) is a diagram showing the starch production capacity of GSH1 overexpression strain when BSO is added as inhibitor of GSH synthase, GSH synthesis is not inhibited in GSH1 overexpression strain without BSO addition Starch is excreted out of cells, whereas starch is not excreted out of cells in BSH-added GSH1 overexpressing strains, since the synthesis of GSH is inhibited by BSO.

[실시예 7][Example 7]

GSH1 과잉 발현주에 있어서의 유지 생산능력에 대하여 검토하였다. 구체적으로, 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를, 200 mL의 TAP 배지 (질소원을 포함함) 중에서, 17μE/㎡/초의 연속광 하에서 4일간에 걸쳐 전 배양하였다. 다음에 90 mL의 배양물에 함유되는 세포를 원심분리 (2,000g, 5분)에 의해 회수하고, 수집된 세포를, 새로운 질소원을 함유하는 TAP 배지 (100 mL) 또는 새로운 질소원을 함유하지 않는 TAP 배지 (100 mL)에 재현탁하는 것으로 배지 교환을 수행하였다. 그 후 80μE/㎡/초의 연속광 하에서 6일간에 걸쳐 배양하였다. 전배양 종료 시점 및 배지 교환 후 6일째의 세포를 나일 레드(nile red)로 염색하고, 염색한 세포를 플로우 사이토메트리로 제공하였다.The fat production capacity in the GSH1 overexpressing strain was examined. Specifically, the GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 was pre-cultured in 200 mL of TAP medium (including a nitrogen source) under a continuous light of 17 μE / m 2 / sec over 4 days. Cells contained in 90 mL of culture are then recovered by centrifugation (2,000 g, 5 minutes), and the collected cells are collected in TAP medium containing a fresh nitrogen source (100 mL) or without a fresh nitrogen source. Medium exchange was performed by resuspending in medium (100 mL). Thereafter, the cells were incubated for 6 days under continuous light of 80 µE / m 2 / sec. Cells at the end of preculture and 6 days after medium exchange were stained with nile red, and the stained cells were provided by flow cytometry.

대조군으로서, GSH1 과잉 발현주의 친주인 크라미도모나스 라인하르디티 CC503 균주 (야생형주)를 사용하여 동일 실험을 수행하였다.As a control, the same experiment was performed using the Chlamydomonas Reinharditi CC503 strain (wild-type strain), the parent strain of the GSH1 overexpressing strain.

도 12는 GSH1 과잉 발현주의 유지 생산능력을 조사한 결과를 표시하며, (a)는 친주 (야생형주)에 있어서의 나일 레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주에 있어서의 나일 레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (c)는 전배양에 포함되는 나일 레드 염색을 한 친주 (야생형주)의 공초점 레이저 현미경에 의한 관찰결과를 표시하는 도면이며, (d)는 전배양에 포함되는 나일 레드 염색한 GSH1 과잉 발현주의 공초점 레이저 현미경에 의한 관찰결과를 표시하는 도면이다. 또한 도 12의 (a) 및 (b)의 상단의 히스토그램에 있어서 엷은 회색 피크는 질소원을 함유하는 TAP 배지로 배양한 세포에 해당하고, 백발의 피크는 질소원을 함유하지 않는 TAP 배지로 배양한 세포에 해당하고, 첫 번째 우측 (첫 번째 형광 강도가 강함)의 피크는 입자 밀도를 결정하기 위해 첨가한 인공 형광 비이드 (내부 표준)에 해당한다. 도 12의 (a) 및 (b)의 하단의 히스토그램은 전배양에 포함되는 나일 레드 염색된 세포에 해당한다.Fig. 12 shows the results of the maintenance of the production capacity of the GSH1 overexpressing strain, (a) shows a histogram of cells showing fluorescence derived from Nile red in the parent strain (wild-type strain), and (b) shows GSH1. It is a figure which shows the histogram of the cell which shows the fluorescence derived from Nile red in overexpressing strain, (c) The observation result by the confocal laser microscope of the parent strain (wild-type strain) stained Nile red contained in preculture. (D) is a figure which shows the observation result by the confocal laser microscope of the GSH1 overexpression strain stained with Nile red contained in preculture. In addition, in the histograms at the top of FIGS. 12A and 12B, the light gray peak corresponds to the cells incubated with a TAP medium containing a nitrogen source, and the gray hair peak is a cell cultured in a TAP medium containing no nitrogen source. And the peak of the first right side (the first fluorescence intensity is strong) corresponds to the artificial fluorescent beads (internal standard) added to determine the particle density. Histograms at the bottom of FIGS. 12A and 12B correspond to Nile red stained cells included in preculture.

도 12에 나타낸 바와 같이, GSH1 과잉 발현주에서는 세포당 형광 강도가 4일간 배양한 전배양 (질소원 함유)의 배양 시료, 질소원 함유의 배지에 교환하여 6일 후의 배양시료, 및 질소원 불함유의 배지로 교환하여 6일 후의 배양시료의 이들 3점 어느 배양시료에 있어서도, 친주와 비교하여 증가하였다. 이 결과는 개개의 세포에 함유되는 유지의 량에 관하여, GSH1 과잉 발현주는 친주 (야생형주)에 비하여 많다는 것을 나타내고 있다. 구체적으로, GSH1 과잉 발현주에 있어서의 나일 레드 유래의 형광의 형광 강도는 친주 (야생형주)에 비하여 약 10의 0.5승 배 (약 3.2배) 강하였다.As shown in FIG. 12, in GSH1 overexpressing strains, culture samples of pre-culture (containing nitrogen sources) in which the fluorescence intensity per cell was incubated for 4 days, culture samples after 6 days of exchange with nitrogen source-containing medium, and medium without nitrogen source In all of these three-point culture samples after 6 days, the samples were increased compared with the parent strain. These results indicate that the amount of GSH1 overexpressing strains is higher than that of parent strains (wild-type strains) with respect to the amount of fat or oil contained in individual cells. Specifically, the fluorescence intensity of fluorescence derived from Nile red in the GSH1 overexpressing strain was 0.5-fold fold (about 3.2-fold) of about 10 compared to the parent strain (wild-type strain).

도 13은 GSH1 과잉 발현주의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)은 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관 관계를 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주의 세포의 크기와 나일 레드 유래의 형광 강도와의 상관 관계를 표시하는 도면이며, (c)는 (b)의 도면에서 4각으로 둘러싸인 영역에 포함되는 세포에 관하여, 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관 관계를 표시하는 도면이며, (d)는 친주(야생형주)의 세포의 크기와 세포 내부의 복잡함과의 상관 관계를 표시하는 도면이다.Figure 13 shows the results of examining the state of GSH1 overexpressing strain, (a) is a diagram showing the correlation between the size of the GSH1 overexpressing cells and the complexity of the cells, (b) is GSH1 overexpressing cells (C) is a diagram showing the correlation between the size of and the fluorescence intensity derived from Nile red, and (c) shows the size of the cell and the complexity within the cell with respect to the cells contained in the quadrangular region in the diagram of (b). (D) is a figure which shows the correlation between the size of the cell of a parent strain (wild-type strain), and the complexity inside a cell.

도 13의 (c)에 나타낸 바와 같이, 도 13의 (b)에 있어서 강하게 형광을 발하는 입자의 집단 (도 13의 (b) 중의 4각으로 둘러싸인 영역 내의 입자)에 대하여 게이트를 걸면 세포가 강하게 발광한다는 것을 알 수 있었다. 한편 세포로부터 유리한 미소 입자 (즉 전분 입자가 속하는 미소 입자의 집단)은 발광하지 않는다는 것을 알 수 있었다. 이상의 것으로부터, 전분 입자와 동일 정도의 전방 산란을 표시하고, 또한 전분 입자와 동일 정도의 측방 산란을 표시하는, 미립자의 집단에 유지로 이루어진 미립자는 포함되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. As shown in (c) of FIG. 13, when the gate is gated with respect to the population of particles that strongly fluoresce in FIG. 13 (b) (particles in the four-cornered region in FIG. 13 (b)), the cells become stronger. It was found that light emission. On the other hand, it was found that the beneficial microparticles (ie, the population of the microparticles to which the starch particles belong) did not emit light. From the above, it was confirmed that the fine particles made of fats and oils were not included in the population of the fine particles which displayed forward scattering at the same level as the starch particles and displayed side scattering at the same level as the starch particles.

또한 나일 레드 유래의 형광이 강하게 발광시키 것은 세포가 그의 형태를 남기고 있는 경우이며, 세포가 파괴되며, 거기에 포함되는 유지가 세포로부터 유리한 경우는 플로우 사이토미터 (FCM)에서는 검출할 수 없다 (검출되기 어렵다). 이 때문에 GSH1 과잉 발현주에 있어서의 세포의 붕괴가 진행하면, GSH1 과잉 발현주와 친주 (야생형주)와의 사이의 유지량의 차이는 실제보다 작게 견적이 나올 가능성이 고려된다.In addition, the strong emission of fluorescence derived from Nile red is when a cell leaves its morphology, and when a cell is destroyed and the fat contained therein is advantageous from the cell, it cannot be detected by the flow cytometer (FCM) (detection). Hard to be). For this reason, when cell disruption in GSH1 overexpressing strain advances, the difference in the maintenance amount between GSH1 overexpressing strain and parent strain (wild-type strain) is considered that the estimate may come out smaller than actually.

여기에서 GSH1 과잉 발현주와 친주 (야생형주) 사이의 차이를 더욱 명확하게 하기 위해서, 각각의 세포로부터 지방산을 추출하여 정량 정량분석을 수행하였다. 구체적으로는 상기 플로우 사이토메트리에 제공된 세포와 동일한 세포 (GSH1 과잉 생산주를, 질소원을 함유하는 TAP 배지 또는 질소원을 함유하지 않는 TAP 배지 중에서, 80μE/㎡/초의 연속광 하에서 6 일간 배양한 세포)를 사용하고, GSH1 과잉 발현주에 의해 생산된 지방산을 Blig와 Dyer에 의해 개발된 방법 (Can. J. Biochem. Physiol. 37(8): 911-917을 참조)에 의해 회수하고, 회수한 지방산을 메틸에스테르화한 후에, 가스 크로마토그래프 질량 분석 (GC/MS)로 제공하였다. GC/MS에서는 내부 표준으로서 펜타데칸산을 첨가하였다. 펜타데칸산은 모든 시료에 대하여 동일한 량으로 첨가하였다. 대조군으로서 GSH1 과잉 발현주의 친주인 크라미도모나스 라인하르드티 CC503 균주 (야생형주)를 사용하여 동일한 실험을 수행하였다.Here, in order to clarify the difference between GSH1 overexpressing strain and parent strain (wild-type strain), fatty acids were extracted from each cell and quantitative quantitative analysis was performed. Specifically, the same cells as those provided in the flow cytometry (cells cultured for 6 days under a continuous light of 80 μE / m 2 / sec in a TAP medium containing a nitrogen source or a TAP medium containing no nitrogen source) The fatty acid produced by the GSH1 overexpressing strain was recovered by the method developed by Blig and Dyer (see Can. J. Biochem. Physiol. 37 (8): 911-917), and the recovered fatty acid. After methyl esterification, it was provided by gas chromatograph mass spectrometry (GC / MS). In GC / MS pentadecanoic acid was added as internal standard. Pentadecanoic acid was added in the same amount for all samples. The same experiment was performed using the Chlamydomonas Reinhardti CC503 strain (wild-type strain), the parent strain of the GSH1 overexpressing strain, as a control.

즉 GC/MS에 제공한 시료는 이하의 4 종류이다:That is, the samples provided to GC / MS are four types:

(i) 질소 존재하에서 배양한 친주 (야생형주)(i) Parent strains (wild-type strains) cultured in the presence of nitrogen

(ii) 질소 기아 조건하에 배양한 친주 (야생형주)(ii) Parent strains cultured under nitrogen starvation conditions (wild strains)

(iii) 질소 존재하에서 배양한 GSH1 과잉 발현주(iii) GSH1 overexpressing strains cultured in the presence of nitrogen

(iv) 질소 기아 조건하에서 배양한 GSH1 과일 발현주(iv) GSH1 fruit expression strains cultured under nitrogen starvation conditions

또한 지방산의 표준품으로서 다음의 시판품을 사용하였다. 펜타데칸산 (GL Sciences 사제, 모델 번호 1021-43150), 팔미트산 (Sigma 사제, 모델번호 P0500), 팔미톨레인산(Sigma 사제, 모델 번호 P9417), 스테라린산 (Sigma 사제, 모델 번호 S4751), 올레인산 (Sigma 사제, 모델 번호 01008), 리놀산 (Sigma 사제, 모델 번호 L1376), 리놀렌산 (Sigma 사제, 모델 번호 L2376).In addition, the following commercial items were used as a standard of fatty acid. Pentadecanoic acid (manufactured by GL Sciences, model number 1021-43150), palmitic acid (manufactured by Sigma, model number P0500), palmitoleic acid (manufactured by Sigma, model number P9417), stearic acid (manufactured by Sigma, model number S4751 ), Oleic acid (manufactured by Sigma, model number 01008), linoleic acid (manufactured by Sigma, model number L1376), linolenic acid (manufactured by Sigma, model number L2376).

도 14는 가스크로마토그래피 질량분석의 결과를 표시하는 도면이다. 도 14에 나타낸 바와 같이 모든 시료에 있어서 표준품에 포함되는 팔미트산 (C16:0)에 해당하는 피크가 관찰되었다. 이 결과 친주 (야생형주) 및 GSH1 과잉 발현주에 있어서 지방산으로서 팔미트산이 생산된다는 것이 확인되었다.Fig. 14 shows the results of gas chromatography mass spectrometry. As shown in FIG. 14, the peak corresponding to palmitic acid (C 16: 0 ) contained in the standard was observed in all the samples. As a result, it was confirmed that palmitic acid is produced as fatty acid in the parent strain (wild type strain) and GSH1 overexpression strain.

친균주 (야생형주) 및 GSH1 과잉 발현주에 포함되는 유지량을 정량한 결과를 표 8에 나타낸다.Table 8 shows the results of quantifying the maintenance amount contained in the parent strain (wild-type strain) and the GSH1 overexpressing strain.

세포 균주Cell strain 질소원Nitrogen source ㎍/mL 배양액Μg / mL culture ㎍/세포 100만개Μg / million cells 친주
(야생형주)
Parent
(Wild type liquor)
존재함Exists 4.74.7 0.30.3
부존재함Absent 14.314.3 1.01.0 GSH1 과잉발현주
GSH1 Overexpression
존재함Exists 3.93.9 2.62.6
부존재함Absent 5.45.4 5.05.0

표 8에 나타낸 바와 같이 세포 100 만개당 함유되는 유지량을 비교하였던 바, GSH1 과잉 발현 균주에 포함되는 유지량은 친균주 (야생형주)에 비하여 5배 이상 많다는 것이 확인되었다. 이상의 것으로부터 조류에 있어서 엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시킴으로써 세포에 함유되는 유지량이 증가한다는 것이 확인되었다.
As shown in Table 8, when the amount of oil contained per million cells was compared, it was confirmed that the amount of oil contained in the GSH1 overexpressing strain was more than five times higher than that of the parent strain (wild type strain). From the above, it was confirmed that the amount of oil and fat contained in the cells was increased by increasing the glutathione concentration in the chloroplast in algae.

[실시예 8][Example 8]

크라미도모나스 라인하르드티 sta6 결손 변이주 (「sta6 변이주」라고도 부른다)는 야생형 (크라미도모나스 라인하르드티 sta6) 균주에 비하여 유지의 함량이 많는 것이 보고되었다. 세포내 유지의 저장체인 오일 바디를 나일 레드로 염색하면 sta6 변이주는 야생형에 비하여, 더욱 크고, 더욱 많은 오일 바디를 포함한다는 것이 보고되었다 (Wang et al. (2009) Eukaryotic Cell Vol. 8 (12): 1856-1868. (비특허 문헌 1)을 참조).Chlamydomonas Reinhardt sta6 deletion mutant (also called "sta6 mutant") has been reported to have a higher fat content than wild type (Cramidomonas reinhardt sta6) strains. Staining oil bodies, reservoirs of intracellular maintenance with Nile Red, has been reported to contain larger and more oil bodies than the wild type (Wang et al. (2009) Eukaryotic Cell Vol. 8 (12)). : 1856-1868. (Non-Patent Document 1).

이러한 견지에서, sta6 결손 변이주를 친주로서 사용하여 GSH1 과잉발현주를 제조하였다. 구체적으로, 크라미도모나스 라인하르드티 CC503 균주 대신에 sta6 변이주인 CC4333 균주 (크라미도모나스 센터, 미국, Duke 대학으로부터 분양을 받았다)을 사용한 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 GSH1 과잉 발현주 (「GSH 과잉 발현주(sta6 -배경)」으로 칭한다)를 제조하였다.In this regard, GSH1 overexpressing strains were prepared using sta6 deletion mutants as parent strains. Specifically, the GSH1 overexpression strain (see Example 1) was used in the same manner as in Example 1, except that the CC4333 strain, which was a sta6 mutant strain (received from Kramido Monas Center, Duke University, USA), was used instead of the Chlamydomonas Reinhardt CC503 strain. GSH overexpressing strain (sta6-background) ".

도 15는 GSH1 과잉 발현주(sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)의 상태를 조사한 결과를 표시하며, (a)는 친주 (sta6-)의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이며, (b)는 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)의 세포의 크기와 세포내부의 복잡함과의 상관관계를 표시하는 도면이다.FIG. 15 shows the results of examining the state of GSH1 overexpressing strain (sta6-background) and its parent strain (sta6-), and (a) shows the correlation between the cell size of the parent strain (sta6-) and intracellular complexity. (B) is a diagram showing the correlation between the size of the cells of the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) and the complexity within the cells.

도 15에 나타낸 바와 같이, 전방산란과 측방 산란의 상관도면에 관하여는, GSH1 과잉 발현주(sta6-배경)과 친주 (sta6-) 사이의 차이는 관찰되지 않았다. 이것은 플로우 사이토메트리로 관측하는 한, GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)과 친주 (sta6-) 사이에서 세포의 크기나 세포내의 구조에 대하여 차이가 관찰되지 않는다는 것을 의미한다.As shown in FIG. 15, no difference was observed between the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) and the parent strain (sta6-) with respect to the correlation diagram between forward scattering and lateral scattering. This means that, as observed by flow cytometry, no difference was observed in cell size or intracellular structure between the GSH1 overexpression strain (sta6-background) and parent strain (sta6-).

다음에, 100 ml의 TAP 배지에 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)을 접종하고, 17μE/㎡/초의 연속광 하에서 5일간, 전배양하였다. 그 후, 90 mL의 배양물에 포함되는 세포를 원심분리 (2,000g, 5분)에 의해 수집하였다. 수집된 세포를, 90 mL의 새로운 질소원을 포함하는 TAP 배지, 또는 90 mL의 새로운 질소원을 함유하지 않는 TAP 배지에 재현탁함으로써 배지교환을 수행하고, 추가로 3일간, 80μE/㎡/초의 연속광하에서 배양하였다. 전배양 종료시 및 배지 교환후 3일째의 세포를 나일 레드로 염색하고, 염색한 세포를 플로우 사이토메트리에 공급하였다. 대조군으로서 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)의 친주인 sta6 변이주 (CC4333 균주, sta6-)을 사용하여 동일한 실험을 수행하였다.Next, 100 ml of TAP medium was inoculated with GSH1 overexpressing strain (sta6-background), and precultured for 5 days under continuous light of 17 μE / m 2 / sec. Thereafter, cells contained in 90 mL of culture were collected by centrifugation (2,000 g, 5 minutes). Media exchange is performed by resuspending the collected cells in TAP medium containing 90 mL of fresh nitrogen source, or TAP medium containing no 90 mL of fresh nitrogen source, and further subjected to continuous light of 80 μE / m 2 / sec for 3 days. Incubated at. At the end of preculture and on day 3 after medium exchange, the cells were stained with Nile Red and the stained cells were fed to flow cytometry. The same experiment was performed using the sta6 mutant strain (CC4333 strain, sta6-), the parent strain of the GSH1 overexpressing strain (sta6-background).

도 16은 전배양 후 및 배지 교환 후 3일째의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (stat6-)의 유지 생산능력을 조사한 결과를 표시하며, (a)는 전배양후의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)에 있어서의 나일 레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이며, (b)는 배지교환후 3일째의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 및 그의 친주 (sta6-)에 있어서의 나일레드 유래의 형광을 나타내는 세포의 히스토그램을 표시하는 도면이다. 또한 도 16의 (a) 및(b)에 있어서, 친주 (sta6-)의 결과는 진한 회색의 히스토그램을 표시하며, GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)의 결과는 옅은 회색의 히스토그램으로 표시한다.Figure 16 shows the results of the maintenance production capacity of GSH1 overexpressing strain (sta6-background) and its parent strain (stat6-) after preculture and 3 days after medium exchange, and (a) shows GSH1 overexpression after preculture. A diagram showing a histogram of cells showing fluorescence derived from Nile red in the strain (sta6-background) and its parent strain (sta6-), and (b) shows the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) on day 3 after medium exchange. And a histogram of cells showing fluorescence derived from nired in its parent strain (sta6-). In Figs. 16A and 16B, the result of the parent strain sta6- indicates a dark gray histogram, and the result of the GSH1 overexpression strain (sta6-background) is indicated by a light gray histogram.

도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배지 교환후 3일째의 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경)균주에서는, 친주(sta6-)에 비하여, 형광강도의 분포 영역이 강한 편(우측)으로 이동하였다. 이것은 GSH1 과잉 발현주 (sta6-배경) 균주는 친주(sta6-)에 비하여, 세포내의 유지 함량이 많다는 것을 나타낸다.As shown in Fig. 16B, in the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) strain on the third day after the medium exchange, the distribution region of the fluorescence intensity is moved to the stronger side (right) than the parent strain (sta6-). It was. This indicates that the GSH1 overexpressing strain (sta6-background) strain has higher intracellular maintenance content than the parent strain (sta6-).

이상의 결과로부터 조류에 있어서 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시킴으로써 세포에 함유되는 유지량이 증가한다는 것이 확인되었다.
From the above results, it was confirmed that the amount of oil contained in the cells was increased by increasing the glutathione concentration in the chloroplast in algae.

[실시예 9][Example 9]

실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주를, 트리스-초산-인산(TAP) 배지, pH 7 (Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669를 참조)에 접종하고, 24℃의 배양 챔버내에 놓고, 진탕을 하고, 100 μE/㎡/초의 연속광을 조사한다고 하는 반종속영양조건하에서 배양하였다. 2일째 마다, 1 mL의 배양물에 함유되는 세포를 수집하고, 조성이 80% 아세톤/20% 물로 이루어진 용매를 사용하여, 클로로필 a 및 클로로필 b를 추출하였다. 분광광도계를 사용하여 파장 645 nm, 663 nm에서의 흡광도를 측정하고, 이들의 값으로부터 Porra가 제창하는 계산식 (Biochim, Biophys, Acta (1989), 975권, 384-394를 참조)에 의해 클로로필 a 및 클로로필 b의 량을 산출하였다.The GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 was inoculated in Tris-acetic acid-phosphate (TAP) medium, pH 7 (see Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 54, 1665-1669), and It was placed in a culture chamber, shaken, and incubated under semi-dependent nutritional conditions of irradiating continuous light of 100 µE / m 2 / sec. Every 2 days, cells contained in 1 mL of culture were collected and chlorophyll a and chlorophyll b were extracted using a solvent consisting of 80% acetone / 20% water. Measure the absorbance at wavelength 645 nm and 663 nm using a spectrophotometer, and calculate the chlorophyll a by the formula calculated by Porra from these values (see Biochim, Biophys, Acta (1989), 975, 384-394). And the amount of chlorophyll b was calculated.

도 17은 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주의 클로로필 량을 조사한 결과를 표시하는 도면이다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 클로로필 총량 (클로로필 a량과 클로로필 b 량의 합)은 배양 4 일째로부터 배양 10 일째까지는 세포의 증식에 따라 증가하지만, 그 후는 주로 클로로필 a의 분해에 의해 감소한다. 클로로필 총량은 배양 10일째에 최대값에 도달하며 배양액당 3.8 ㎍/mL이었다. 이것은 친주 (야생형주)의 클로로필 총량인 7.6 ㎍/mL보다 작다. 즉 배양액당 클로로필 총량은 전배양 기간을 통하여 GSH1 과잉 발현주의 편이 친주 (야생형주)보다 작다.It is a figure which shows the result of having examined the amount of chlorophylls of GSH1 overexpression strain manufactured in Example 1. FIG. As shown in FIG. 17, the total amount of chlorophyll (the sum of the amount of chlorophyll a and the amount of chlorophyll b) increases with the proliferation of cells from the fourth day to the tenth day of culture, but thereafter, mainly decreases due to degradation of chlorophyll a. The total amount of chlorophyll reached its maximum at day 10 of culture and was 3.8 μg / mL per culture. This is less than 7.6 μg / mL, the total amount of chlorophyll in the parent strain (wild type strain). In other words, the total amount of chlorophyll per culture was smaller than the parent strain (wild type strain) of the GSH1 overexpression strain throughout the entire culture period.

배양액 당 클로로필 총량이 작은 편이 조류에 의한 과잉의 광흡수에 의한 광에너지의 손실이 작다고 말할 수 있다. 환언하면, 동일한 광량 하에 액체 배양을 실시하는 경우, 배양액 당 클로로필 총량이 작은 편이 배양의 더욱 심부까지 광에너지를 송달할 수 있다고 말할 수 있다. 클로로필 b의 량을 감소시켜, 광화학계 2의 클로로필 안테나 사이즈를 작게 하는 연구가 보고되어 있다 (Tanaka 등 (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol.95, 12719-12723 및 Polle 등 (2000) Planta Vol. 211, 335-344를 참조). 클로로필 b 량을 감소시키는 조작도 배양의 더욱 심부까지 광에너지를 송달하는 효과가 있다.The smaller the total amount of chlorophyll per culture, the smaller the loss of light energy due to excess light absorption by algae. In other words, when liquid culture is carried out under the same amount of light, it can be said that the smaller the total amount of chlorophyll per culture can deliver the light energy to the deeper part of the culture. A study of reducing the chlorophyll antenna size of photochemical system 2 by reducing the amount of chlorophyll b has been reported (Tanaka et al. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 95, 12719-12723 and Polle et al. ( 2000) Planta Vol. 211, 335-344). Operation to reduce the amount of chlorophyll b also has the effect of delivering light energy to the deeper parts of the culture.

광합성과 관련되는 색소의 총량은 구성비를 변화시키는 것은 광합성 산물의 생산성 향상에 기여하는 것으로 시사된다.The total amount of pigments associated with photosynthesis suggests that changing the composition ratio contributes to the improvement of the productivity of photosynthetic products.

도 17에 나타낸 바와 같이, GSH1의 과잉 발현에 의해 색소의 총량, 색소의 구성비를 변화시키는 것이 가능하며, 따라서 GSH1의 과잉 발현은 광합성 산물의 생산성 향상에 기여하는 것으로 시사된다.
As shown in FIG. 17, it is possible to change the total amount of pigments and the composition ratio of pigments by overexpression of GSH1. Therefore, it is suggested that overexpression of GSH1 contributes to productivity improvement of photosynthetic products.

[실시예 10][Example 10]

남조류 Synechococcus에 있어서 대장균 유래의 γ글루타밀시스테인 합성효소 유전자인 gshA를 발현시키는 것을 목적으로, 이하의 절차에 의해 재조합 DNA 분자를 제작하였다.The recombinant DNA molecule | numerator was produced by the following procedures in order to express gshA which is the gamma glutamyl cysteine synthase gene derived from E. coli in the cyanobacteria Synechococcus.

(1) 대장균 벡터-pACYC187 (일본 Gene 사제, 모델 번호 313-02201, 서열번호 9)의 3700번째의 염기를 아데닌으로부터 시토신으로 치환하고, 제한효소 Smal의 인식 사이트를 제작하였다. 이어서 이 벡터를 2종류의 제한효소 SmaI 및 SalI로 처리하고, 클로르암페니콜 내성 유전자 및 복제 오리진 (p15A ori)를 포함하는 약 2.7kb의 DNA 단편을 조제하였다. (1) The 3700th base of Escherichia coli vector-pACYC187 (manufactured by Japan Gene, Model No. 313-02201, SEQ ID NO: 9) was replaced with cytosine from adenine to prepare a recognition site for restriction enzyme Smal. This vector was then treated with two restriction enzymes, SmaI and SalI, to prepare a DNA fragment of about 2.7 kb that contained the chloramphenicol resistance gene and the replication origin (p15A ori).

(2) gshA 유전자를 포함하는 약 1.6kb의 DNA 단편 (서열번호 10)을, 대장균 JM109균주의 게놈 DNA를 주형으로 하고, 2종류의 프라이머 DNA (서열번호 12 및 서열번호 13)을 사용한 PCR법에 의해 조제하였다. 얻어진 PCR 단편을 제한효소 Xhol로 처리하였다.(2) PCR method using about 1.6 kb of DNA fragment (SEQ ID NO: 10) containing the gshA gene as the template and genomic DNA of E. coli JM109 strain, and using two kinds of primer DNA (SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 13) It prepared by. The obtained PCR fragment was treated with restriction enzyme Xhol.

(3) 공정 (1) 및 (2)로 조제한 DNA 단편을 T4DNA 리가제에 의해 연결하고, 대장균을 사용하여 증폭시켰다. 각종 제한효소에 의한 분해물의 크기를 조사하고, 목적으로 하는 클로람페니콜 내성 유전자 (이하, CAT라 약칭한다)의 하류에 gshA가 연결된 구조 (이하, 「CAT-gshA의 유전자 카셋트」라 칭한다)를 갖는 플라스미드가 완성하였다는 것을 확인하였다. 이러한 플라스미드를「pACYC184R-SmaI-E.c.gshA」라 명명하였다.(3) The DNA fragments prepared in steps (1) and (2) were linked by T4 DNA ligase and amplified using E. coli. The size of the digested product by various restriction enzymes was examined, and a plasmid having a structure (hereinafter referred to as "CAT-gshA gene cassette") in which gshA was linked downstream of the target chloramphenicol resistance gene (hereinafter, abbreviated as CAT). It was confirmed that was completed. This plasmid was named "pACYC184R-SmaI-E.c.gshA".

(4) 다음에 남조류 내에 있어서 자율적인 DNA 복제를 드라이브 하는 복제 영역으로 불리는 유전자 영역을 클로닝하였다. 구체적으로, 문헌 (Akiyama 등 (1999)DNA RESEARCH 5권, 327-334)를 참고로, 남조류 Synechococcus PCC7002 균주 (아메리칸 타입 컬처 컬렉션 ATCC 27264)의 균체 내에 존재하는 플라스미드 pAQ1에 포함되는 복제 영역 (서열번호 11)을 PCR 법에 의해 증폭시켰다. 사용한 2 종류의 PCR 프라이머 서열은 서열번호 14 및 서열번호 15에 나타낸다. 얻어진 약 3.4kb의 PCR 단편과 플라스미드 벡터 pZero2 (등록상표, Invitrogen사)를 제한효소 EcoRV로 개환한 DNA 단편을 T4DNA 리가제에 의해 연결하고, 대장균을 사용하여 증폭시켰다. 각종 제한효소에 의한 분해물의 크기를 조사하고, 목적으로 하는 남조류내에 자율적으로 DNA 복제를 가능하게 하는 유전자 영역을 갖는 플라스미드가 완성하였다는 것을 확인하였다. 이러한 플라스미드를 「pZero2-pAQ1-ori」라 명명하였다. (4) Next, a gene region called a replication region that drives autonomous DNA replication in cyanobacteria was cloned. Specifically, referring to Akiyama et al. (1999) DNA RESEARCH 5, 327-334, the replication region included in the plasmid pAQ1 present in the cells of the cyanobacteria Synechococcus PCC7002 strain (American type culture collection ATCC 27264) 11) was amplified by the PCR method. The two types of PCR primer sequences used are shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15. The DNA fragment obtained by ringing the obtained PCR fragment of about 3.4 kb and the plasmid vector pZero2 (registered trademark, Invitrogen) with the restriction enzyme EcoRV was linked by T4 DNA ligase and amplified using E. coli. The size of the digested product by various restriction enzymes was examined, and it was confirmed that a plasmid having a gene region capable of autonomously replicating DNA in the target cyanobacteria was completed. This plasmid was named "pZero2-pAQ1-ori".

(5) 최종적으로, 대장균 gshA를 CAT의 리드스루(readthrough)에 의해 발현시키는 유전자 카세트를 남조류 내에 자율적으로 복제하는 플라스미드 상에 놓았다. 구체적으로, 공정 (3)에서 제조한 pACYC184R-SmaI-E.c.gshA를 주형으로 하여, 2 종류의 PCR 프라이머 (서열번호 16 및 서열번호 17)를 사용하여 PCR법에 의해 증폭시켰다. 얻어진 약 2.7kb의 PCR 단편과, 공정 (4)에서 제조한 pZero2-pAQ1-ori를 제한효소 StuI로 분해함으로써 생긴 약 6.2 kb의 DNA 단편을, T4DNA 리가제에 의해 연결하고, 대장균을 사용하여 증폭시켰다. 각종 제한효소에 의한 분해물의 크기를 조사하고, 목적으로 하는 남조류 내에서 자율적으로 DNA 복제를 가능하게 하는 유전자 영역 및 CAT-gshA의 유전자 카세트를 갖는 플라스미드가 완성하였다는 것을 확인하였다. 이러한 플라스미드를 「pSyn5」라 명명하였다. (5) Finally, a gene cassette expressing Escherichia coli gshA by readthrough of CAT was placed on a plasmid that autonomously replicates in cyanobacteria. Specifically, pACYC184R-SmaI-E.c.gshA prepared in step (3) was used as a template and amplified by PCR using two kinds of PCR primers (SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17). A PCR fragment of about 2.7 kb obtained and a DNA fragment of about 6.2 kb generated by digesting pZero2-pAQ1-ori prepared in step (4) with restriction enzyme StuI were linked by T4 DNA ligase and amplified using E. coli. I was. The size of the digested product by various restriction enzymes was examined, and it was confirmed that a plasmid having a gene region and a CAT-gshA gene cassette capable of autonomous DNA replication in a desired cyanobacteria was completed. This plasmid was named "pSyn5".

(6) Syn5를 남조류에 도입하는 실험의 대조실험에 사용하는 플라스미드를 구축하였다. 이것은 CAT만을 가지며, gshA는 갖지 않는 플라스미드이다. 구체적으로 pACYC184를 주형으로서, 2 종류의 PCR 프라이머 (서열번호 16 및 서열번호 18)을 사용하여 PCR법으로 증폭시켰다. 얻어진 약 1.1kb의 PCR 단편과, 공정 (4)에서 제조한 pZero2-pAQ1-ori를 제한효소 StuI로 분해함으로써 생기는 약 6.2kb의 DNA 단편을, T4DNA 리가제에 의해 연결하고, 대장균을 사용하여 증폭시켰다. 각 제한효소에 의한 분해물의 크기를 조사하고, 목적으로 하는 남조류 내에서 자율적으로 DNA복제를 가능하게 하는 유전자 영역 및 CAT 유전자를 갖는 플라스미드가 완성하였다는 것을 확인하였다. 이러한 플라스미드를 「pSyn3」이라 명명하였다. (6) The plasmid used for the control experiment of the experiment which introduces Syn5 to cyanobacteria was constructed. This is a plasmid with only CAT and no gshA. Specifically, pACYC184 was amplified by PCR using two kinds of PCR primers (SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 18) as a template. The obtained 1.1 kb PCR fragment and the 6.2 kb DNA fragment generated by digesting pZero2-pAQ1-ori prepared in step (4) with restriction enzyme StuI were linked by T4 DNA ligase and amplified using E. coli. I was. The size of the digested product by each restriction enzyme was examined, and it was confirmed that the plasmid having the gene region and the CAT gene that enables autonomous DNA replication in the target algae was completed. This plasmid was named "pSyn3".

플라스미드pSyn5 및 pSyn3을, 별개로 남조류 Synechococcus PC7002 균주로, 공지의 방법 (Fringaard 등 (2004) Methods in Molecular Biology, 274권, 325-340를 참조)에 의해 도입하였다. 각각의 플라스미드를 도입된 형질 변환체를「E. c. gshA 플러스 균주」, 「E. c. gshA 마이너스 균주」로 명명하였다. 「E. c. gshA 플러스 균주에서는 대장균 유래의 γ글루타밀시스테인 합성효소가 작용한다. 한편 E. c. gshA 마이너스 균주에서는 대장균 유래의 γ글루타밀시스테인 합성효소는 존재하지 않는다.Plasmids pSyn5 and pSyn3 were introduced separately as cyanobacteria Synechococcus PC7002 strains by known methods (see Fringaard et al. (2004) Methods in Molecular Biology, Vol. 274, 325-340). The transformants into which each of the plasmids were introduced were identified as "E. c. gshA plus strain "," E. c. gshA minus strain ”. `` E. c. In the gshA plus strain, γ glutamyl cysteine synthase derived from Escherichia coli acts. E. c. In the gshA minus strain, γ glutamyl cysteine synthase derived from Escherichia coli does not exist.

이들 2 종류의 남조류를, 별개로, 80mL의 다이고 배지 (정제수 1 L에, 다이고 IMK 배지 (일본제약 제, 모델 번호 398-01333) 500mg, 인공해수 SP (일본제약, 모델 번호 395-013443) 36 g, 트리스히드록시메틸아미노메탄 (나칼라이 제, 모델 번호 35434-21) 1g, 탄산수소 나트륨 (와코준약 제, 모델 번호 198-01315) 1 g, 클로람페니콜 (와코준약제, 모델번호 034-10572) 10 mg을 용해하고, 여과 멸균한 것)에 접종하고, 대기를 통기하면서 교반하고, 30℃로 보온하고, 70μE/μE/㎡/초의 연속광을 조사하여 3일간 배양하였다.Separately, these two kinds of cyanobacteria are 80 mg of Daigo medium (in 1 L of purified water, 500 mg of Daigo IMK medium (Japan Pharmaceutical, Model No. 398-01333), artificial seawater SP (Japan Pharmaceutical, Model No. 395-013443) ) 36 g, trishydroxymethylaminomethane (Nakalai, model number 35434-21) 1 g, sodium bicarbonate (Wako quasi-agent, Model No. 198-01315) 1 g, chloramphenicol (Wako quasi-agent, Model No. 034-) 10572) 10 mg of the solution was dissolved and filtered and sterilized, and the mixture was stirred while passing through the air, kept at 30 ° C, and irradiated with continuous light of 70 µE / µE / m 2 / sec for 3 days.

배양물 1mL에 함유되는 세포를 원심분리에 의해 수집하고, 물 0.2mL에 현탁하였다. 다음에 아세톤 0.8mL을 첨가하고, 격렬하게 교반하여 색소를 추출하였다. 원심분리로 세포 잔사를 제거하고, 투명한 색소의 용액의 흡광 스펙트럼을 분광 광도계를 사용하여 측정하였다.Cells contained in 1 mL of culture were collected by centrifugation and suspended in 0.2 mL of water. Next, 0.8 mL of acetone was added and the mixture was stirred vigorously to extract a dye. Cell debris was removed by centrifugation, and the absorbance spectrum of the solution of the clear pigment was measured using a spectrophotometer.

도 18은 남조류의 형질 전환체인 E.c.gshA 플러스 균주 및 E.c.gshA 마이너스 균주로부터 추출한 색소류의 흡광 스펙트럼을 조사한 결과를 표시하는 도면이다. 도 18의 (a)는 E.c.gshA 플러스 균주의 흡광 스텍트럼을 표시하는 도면이며, (b)는 E.c.gshA 마이너스 균주를 표시하는 도면이며, (c)는 E.c.gshA 플러스 균주의 스펙트럼으로부터 E.c.gshA 마이너스 균주의 스펙트럼을 뺀 스펙트럼을 표시하는 도면이다. 실시예 9에서 얻은 결과와 마찬가지로, 남조류의 경우도 E.c.gshA 플러스 균주는 E.c.gshA 마이너스 균주에 비하여 색소 조성이 변화한 것으로 나타났다 (도 18). 이것에 의해 γ글루타밀시스테인신타제를 남조류로 과잉 발현시킨 경우에도, 실시예 1에서 제조한 GSH1 과잉 발현주와 동일한 광합성에 대한 효과가 얻어지는 것으로 나타났다.
18 is a diagram showing the results obtained by examining the absorption spectra of pigments extracted from the EcgshA plus strain and the EcgshA minus strain, which are transformants of cyanobacteria. (A) is a figure which shows the absorption spectrum of the EcgshA plus strain, (b) is a figure which shows the EcgshA minus strain, (c) the spectrum which subtracted the spectrum of the EcgshA minus strain from the spectrum of the EcgshA plus strain The figure which shows. As in the result obtained in Example 9, in the case of cyanobacteria, the EcgshA plus strain was found to have a change in pigment composition compared to the EcgshA minus strain (FIG. 18). As a result, even when γ glutamyl cysteine synthase was overexpressed with cyanobacteria, the same effects on photosynthesis as those of the GSH1 overexpressing strain prepared in Example 1 were obtained.

산업상 이용 가능성Industrial availability

본 발명에 따르면, 종래보다 저렴하게, 효율 좋게 조류로부터 바이오매스를 제조할 수 있다. 바이오매스는 바이오 연료의 원료로서 이용이 기대되고 있다. 이 때문에 본 발명은 에너지 산업 등의 광범위한 산업에 있어서 이용가능성이 있다.
According to the present invention, biomass can be produced from algae more efficiently and at a lower cost than before. Biomass is expected to be used as a raw material for biofuels. For this reason, the present invention has applicability in a wide range of industries such as the energy industry.


<110> JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY <120> ALGA IN WHICH PRODUCTION OF PHOTOSYNTHETIC PRODUCTS IS IMPROVED, AND USE FOR SAID ALGA <130> IPA130106 <150> JP 2010-194210 <151> 2010-08-31 <160> 18 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 479 <212> PRT <213> Chlamydomonas reinhardtii <400> 1 Met Ala Leu Ala Ser Gly Val Gly Arg Arg Gln His Val Ser Ala Ser 1 5 10 15 Pro Ser Arg Ser Arg Gly Val Pro Ser Pro Arg Leu Ser Pro Val His 20 25 30 Ala Asn Ala Pro Ala Val Ala Glu Arg Arg Thr Glu Pro Leu Leu Lys 35 40 45 Gln Glu Leu Val Asp Tyr Leu Lys Ser Gly Cys Arg Pro Arg Ser Ala 50 55 60 Trp Arg Ile Gly Thr Glu His Glu Lys Leu Gly Phe Asn Leu Ala Asp 65 70 75 80 Asn Ser Arg Met Asn Tyr Asp Gln Ile Ala Gln Val Leu Arg Lys Leu 85 90 95 Glu Ala Arg Phe Gly Trp Glu Pro Ile Met Glu Glu Gly Arg Ile Ile 100 105 110 Gly Val Gln Leu Asp Gly Gln Ser Val Thr Leu Glu Pro Gly Gly Gln 115 120 125 Phe Glu Leu Ser Gly Ala Pro Val Glu Thr Ile His Lys Thr Cys Ala 130 135 140 Glu Val Asn Ser His Leu Tyr Gln Val Lys Ala Ile Cys Glu Glu Leu 145 150 155 160 Gln Thr Gly Phe Leu Gly Val Gly Phe Asp Pro Lys Trp Ala Ile Ser 165 170 175 Asp Val Pro Met Met Pro Lys Gly Arg Tyr Lys Leu Met Lys Ser Tyr 180 185 190 Met Pro Thr Val Gly Ser Met Gly Leu Asp Met Met Phe Arg Thr Cys 195 200 205 Thr Val Gln Val Asn Leu Asp Phe Glu Ser Glu Gln Asp Met Val Glu 210 215 220 Lys Phe Arg Ile Gly Leu Ala Leu Gln Pro Ile Ala Asn Ala Leu Phe 225 230 235 240 Ala Ser Ser Pro Phe Lys Glu Gly Lys Pro Thr Gly Tyr Leu Ser Thr 245 250 255 Arg Gly His Val Trp Thr Asp Val Asp Ala Ser Arg Thr Gly Asn Leu 260 265 270 Pro Phe Val Phe Glu Lys Asp Met Cys Phe Glu Ser Tyr Val Asp Tyr 275 280 285 Ala Met Ala Val Pro Met Tyr Phe Val Tyr Arg Asn Gly Gln Tyr Ile 290 295 300 Asn Ala Leu Gly Met Ser Trp Lys Asp Phe Met Ala Gly Lys Leu Pro 305 310 315 320 Ala Leu Pro Gly Glu Tyr Pro Thr Ile Ala Asp Trp Ala Asn His Leu 325 330 335 Thr Thr Ile Phe Pro Glu Val Arg Leu Lys Lys Phe Leu Glu Met Arg 340 345 350 Gly Ala Asp Gly Gly Pro Trp Arg Met Leu Cys Ala Leu Pro Ala Leu 355 360 365 Trp Val Gly Leu Ile Tyr Asp Pro Glu Ala Gln Arg Gln Ala Leu Ala 370 375 380 Leu Ile Glu Asp Trp Thr Pro Ala Glu Arg Asp Tyr Leu Arg Thr Glu 385 390 395 400 Val Thr Arg Phe Gly Leu Arg Thr Pro Phe Arg Ala Gly Thr Val Gln 405 410 415 Asp Val Ala Lys Gln Val Val Ser Ile Ala His Gly Gly Leu Glu Arg 420 425 430 Arg Gly Tyr Asp Glu Thr Ser Phe Leu Lys Arg Leu Glu Val Ile Ala 435 440 445 Glu Thr Gly Leu Thr Gln Ala Asp His Leu Leu Glu Leu Tyr Glu Thr 450 455 460 Lys Trp Gln Arg Ser Val Asp Pro Leu Tyr Lys Glu Phe Met Tyr 465 470 475 <210> 2 <211> 1440 <212> DNA <213> Chlamydomonas reinhardtii <400> 2 atggctctcg cctcaggcgt tggccgtcgc cagcatgtgt cggcctcgcc ctcgcgcagt 60 cggggtgtgc caagcccacg cttgagccct gtccacgcga acgcgcctgc ggttgcggag 120 cgtcgcacag agcccctctt aaagcaggag ctggtggatt acctgaaatc ggggtgtagg 180 cctcgcagcg cgtggcgaat cggcaccgag cacgagaagc tgggtttcaa cctggcagac 240 aacagccgca tgaactacga ccagattgca caggtgctac gcaagctgga ggcccggttt 300 ggttgggagc ccatcatgga ggagggccgt atcatcggcg tgcagttgga tggtcagagt 360 gtgacgctgg agcccggcgg ccagtttgaa ctgagcgggg cgcccgtgga gaccattcac 420 aagacgtgtg cggaggtgaa cagccacctc taccaggtca aggccatctg cgaggagctt 480 cagacaggat tcctgggcgt gggctttgac cccaagtggg ccatcagcga cgttcccatg 540 atgcccaagg gccgctacaa gctgatgaag tcgtacatgc ccacggtggg ctccatgggc 600 ctggacatga tgttccgcac atgcaccgtg caggtgaacc tggactttga gagcgagcag 660 gacatggtgg agaagttccg catcggcctg gcgctgcagc ccatcgccaa cgcgctcttc 720 gccagctcgc cattcaagga gggcaagccc accgggtacc tgagcacccg cggtcacgtg 780 tggacggacg tggacgcctc gcgcaccggc aacctgccgt tcgtgttcga gaaggacatg 840 tgcttcgaga gctacgtgga ctacgccatg gcggtgccca tgtacttcgt gtaccgcaac 900 gggcagtaca tcaacgcgct gggcatgagc tggaaggact tcatggccgg caagctgccc 960 gcgctgccgg gcgaataccc caccatcgcc gactgggcca accacctgac caccatcttc 1020 cccgaggtgc ggctcaagaa gttcctggag atgcgcggcg cggacggcgg cccctggcgc 1080 atgctgtgcg cgctgccggc gctgtgggtg gggctcatat acgatccgga ggcgcagcgc 1140 caggccctgg cgctgattga ggattggacg cccgcggagc gcgactacct gcgcaccgag 1200 gtgacccgct tcggcctgcg cacgcccttc cgcgccggca ccgtgcagga cgtggccaag 1260 caggtggtgt ccatcgcgca cggcggcctg gagcggcgag gctacgacga gacgtccttc 1320 ctcaagcgcc tggaggtcat cgcggagact ggcctcacac aggccgacca cctgcttgag 1380 ctgtacgaga ccaagtggca gcgctcggtg gacccgctgt acaaggagtt catgtactga 1440 <210> 3 <211> 2403 <212> DNA <213> Chlamydomonas reinhardtii <400> 3 gagtgtcatt actacttgat aagaatcacc agcacttggg cgaccacagc gagcgaacga 60 ttattcttca ctgttacgtt gcactacatc ttggccctgt tccgatcaat ccctaggctg 120 ccgcactagt gcgatggctc tcgcctcagg cgttggccgt cgccagcatg tgtcggcctc 180 gccctcgcgc agtcggggtg tgccaagccc acgcttgagc cctgtccacg cgaacgcgcc 240 tgcggttgcg gagcgtcgca cagagcccct cttaaagcag gagctggtgg attacctgaa 300 atcggggtgt aggcctcgca gcgcgtggcg aatcggcacc gagcacgaga agctgggttt 360 caacctggca gacaacagcc gcatgaacta cgaccagatt gcacaggtgc tacgcaagct 420 ggaggcccgg tttggttggg agcccatcat ggaggagggc cgtatcatcg gcgtgcagtt 480 ggatggtcag agtgtgacgc tggagcccgg cggccagttt gaactgagcg gggcgcccgt 540 ggagaccatt cacaagacgt gtgcggaggt gaacagccac ctctaccagg tcaaggccat 600 ctgcgaggag cttcagacag gattcctggg cgtgggcttt gaccccaagt gggccatcag 660 cgacgttccc atgatgccca agggccgcta caagctgatg aagtcgtaca tgcccacggt 720 gggctccatg ggcctggaca tgatgttccg cacatgcacc gtgcaggtga acctggactt 780 tgagagcgag caggacatgg tggagaagtt ccgcatcggc ctggcgctgc agcccatcgc 840 caacgcgctc ttcgccagct cgccattcaa ggagggcaag cccaccgggt acctgagcac 900 ccgcggtcac gtgtggacgg acgtggacgc ctcgcgcacc ggcaacctgc cgttcgtgtt 960 cgagaaggac atgtgcttcg agagctacgt ggactacgcc atggcggtgc ccatgtactt 1020 cgtgtaccgc aacgggcagt acatcaacgc gctgggcatg agctggaagg acttcatggc 1080 cggcaagctg cccgcgctgc cgggcgaata ccccaccatc gccgactggg ccaaccacct 1140 gaccaccatc ttccccgagg tgcggctcaa gaagttcctg gagatgcgcg gcgcggacgg 1200 cggcccctgg cgcatgctgt gcgcgctgcc ggcgctgtgg gtggggctca tatacgatcc 1260 ggaggcgcag cgccaggccc tggcgctgat tgaggattgg acgcccgcgg agcgcgacta 1320 cctgcgcacc gaggtgaccc gcttcggcct gcgcacgccc ttccgcgccg gcaccgtgca 1380 ggacgtggcc aagcaggtgg tgtccatcgc gcacggcggc ctggagcggc gaggctacga 1440 cgagacgtcc ttcctcaagc gcctggaggt catcgcggag actggcctca cacaggccga 1500 ccacctgctt gagctgtacg agaccaagtg gcagcgctcg gtggacccgc tgtacaagga 1560 gttcatgtac tgagcaggag gaggggcagc ggcagcagca gcaggaggtg gcggcggagc 1620 aggaggaagt gtatcggtat gtcggaaaga cgacgttaag tgacttgaaa gtgatgtttg 1680 cgagaggctg atgcctgtgc cgtttgatgt gagtgtgagt actgcgccag tattcgctgt 1740 tcgcaacggc gttaccaaca tattgcggtg ggatgcatag ttgatcagtt tggttgtgcc 1800 aacccaacat ttctcgcttg ggctgatgca tgggcgaact gccgaatgcc tgggtggcgc 1860 tgggggtcag caacatgaag cttgttgtgt gtacagccag accagcttga aggaagacca 1920 gcttgaagga atgagctcgg cctcgagcgt tgtgacaatc gtgctgtcgt gcggacaaca 1980 tattatgttg gtgtgccctc cgatgttatg aacttgcttc gcgtgggatg cgaacgcagg 2040 tacaggtaga gacctcaaac ggtgacaggg acgggtctgg ggcggaaacc tatgggtatc 2100 aggcgatctg atcaagaggt ggatccgctt gggacatagc acgcgtgcgt cgtacgatga 2160 ggcaatcggg cctgtgcccc ggttcctcag gcagtcaggc gccgggttag tgcggcgatg 2220 aagtacggta tagtgcctac tcagtgcatc gggcggcggt gcggatatgg gcttcacccg 2280 tgcgttgcgt gaagcttttg gggtcgtgtg gcttcgctgt gcggcgtgcc agacgaggct 2340 ccgagatggt gctgaactgg ttgtgaaggt ggccggttcg gacttgtaag gccctcgctc 2400 agg 2403 <210> 4 <211> 3130 <212> DNA <213> Chlamydomonas reinhardtii <400> 4 atcagcacac acagcaggct cactgccgcg gatcccacac acctgcccgt ctgcctgaca 60 ggaagtgaac gcatgtcgag ggaggcctca ccaatcgtca cacgagccct cgtcagaaac 120 acgtctccgc cacgctctcc ctctcacggc cgaccccgca gcccttttgc cctttcctag 180 gccaccgaca ggacccaggc gctctcagca tgcctcaaca acccgtactc gtgccagcgg 240 tgcccttgtg ctggtgatcg cttggaagcg catgcgaaga cgaaggggcg gagcaggcgg 300 cctggctgtt cgaagggctc gccgccagtt cgggtgcctt tctccacgcg cgcctccaca 360 cctaccgatg cgtgaaggca ggcaaatgct catgtttgcc cgaactcgga gtccttaaaa 420 agccgcttct tgtcgtcgtt ccgagacatg ttagcagatc gcagtgccac ctttcctgac 480 gcgctcggcc ccatattcgg acgcaattgt catttgtagc acaattggag caaatctggc 540 gaggcagtag gcttttaagt tgcaaggcga gagagcaaag 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catgcccacg 1440 gtgggctcca tgggcctgga catgatgttc cgcacatgca ccgtgcaggt gaacctggac 1500 tttgagagcg agcaggacat ggtggagaag ttccgcatcg gcctggcgct gcagcccatc 1560 gccaacgcgc tcttcgccag ctcgccattc aaggagggca agcccaccgg gtacctgagc 1620 acccgcggtc acgtgtggac ggacgtggac gcctcgcgca ccggcaacct gccgttcgtg 1680 ttcgagaagg acatgtgctt cgagagctac gtggactacg ccatggcggt gcccatgtac 1740 ttcgtgtacc gcaacgggca gtacatcaac gcgctgggca tgagctggaa ggacttcatg 1800 gccggcaagc tgcccgcgct gccgggcgaa taccccacca tcgccgactg ggccaaccac 1860 ctgaccacca tcttccccga ggtgcggctc aagaagttcc tggagatgcg cggcgcggac 1920 ggcggcccct ggcgcatgct gtgcgcgctg ccggcgctgt gggtggggct catatacgat 1980 ccggaggcgc agcgccaggc cctggcgctg attgaggatt ggacgcccgc ggagcgcgac 2040 tacctgcgca ccgaggtgac ccgcttcggc ctgcgcacgc ccttccgcgc cggcaccgtg 2100 caggacgtgg ccaagcaggt ggtgtccatc gcgcacggcg gcctggagcg gcgaggctac 2160 gacgagacgt ccttcctcaa gcgcctggag gtcatcgcgg agactggcct cacacaggcc 2220 gaccacctgc ttgagctgta cgagaccaag tggcagcgct cggtggaccc gctgtacaag 2280 gagttcatgt actgagcagg aggaggggca gcggcagcag cagcaggagg tggcggcgga 2340 gcaggaggaa gtgtatcggt atgtcggaaa gacgacgtta agtgacttga aagtgatgtt 2400 tgcgagaggc tgatgcctgt gccgtttgat gtgagtgtga gtactgcgcc agtattcgct 2460 gttcgcaacg gcgttaccaa catattgcgg tgggatgcat agttgatcag tttggttgtg 2520 ccaacccaac atttctcgct tgggctgatg catgggcgaa ctgccgaatg cctgggtggc 2580 gctgggggtc agcaacatga agcttgttgt gtgtacagcc agaccagctt gaaggaagac 2640 cagcttgaag gaatgagctc ggcctcgagc gttgtgacaa tcgtgctgtc gtgcggacaa 2700 catattatgt tggtgtgccc tccgatgtta tgaacttgct tcgcgtggga tgcgaacgca 2760 ggtacaggta gagacctcaa acggtgacag ggacgggtct ggggcggaaa cctatgggta 2820 tcaggcgatc tgatcaagag gtggatccgc ttgggacata gcacgcgtgc gtcgtacgat 2880 gaggcaatcg ggcctgtgcc ccggttcctc aggcagtcag gcgccgggtt agtgcggcga 2940 tgaagtacgg tatagtgcct actcagtgca tcgggcggcg gtgcggatat gggcttcacc 3000 cgtgcgttgc gtgaagcttt tggggtcgtg tggcttcgct gtgcggcgtg ccagacgagg 3060 ctccgagatg gtgctgaact ggttgtgaag gtggccggtt cggacttgta 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420 ttattcggcg caaagtgcgt cgggtgatgc tgccaactta ctgatttagt gtatgatggt 480 gtttttgagg tgctccagtg gcttctgttt ctatcagctg tccctcctgt tcagctactg 540 acggggtggt gcgtaacggc aaaagcaccg ccggacatca gcgctagcgg agtgtatact 600 ggcttactat gttggcactg atgagggtgt cagtgaagtg cttcatgtgg caggagaaaa 660 aaggctgcac cggtgcgtca gcagaatatg tgatacagga tatattccgc ttcctcgctc 720 actgactcgc tacgctcggt cgttcgactg cggcgagcgg aaatggctta cgaacggggc 780 ggagatttcc tggaagatgc caggaagata cttaacaggg aagtgagagg gccgcggcaa 840 agccgttttt ccataggctc cgcccccctg acaagcatca cgaaatctga cgctcaaatc 900 agtggtggcg aaacccgaca ggactataaa gataccaggc gtttccccct ggcggctccc 960 tcgtgcgctc tcctgttcct gcctttcggt ttaccggtgt cattccgctg ttatggccgc 1020 gtttgtctca ttccacgcct gacactcagt tccgggtagg cagttcgctc caagctggac 1080 tgtatgcacg aaccccccgt tcagtccgac cgctgcgcct tatccggtaa ctatcgtctt 1140 gagtccaacc cggaaagaca tgcaaaagca ccactggcag cagccactgg taattgattt 1200 agaggagtta gtcttgaagt catgcgccgg ttaaggctaa actgaaagga caagttttgg 1260 tgactgcgct cctccaagcc agttacctcg gttcaaagag ttggtagctc agagaacctt 1320 cgaaaaaccg ccctgcaagg cggttttttc gttttcagag caagagatta cgcgcagacc 1380 aaaacgatct caagaagatc atcttattaa tcagataaaa tatttctaga tttcagtgca 1440 atttatctct tcaaatgtag cacctgaagt cagccccata cgatataagt tgtaattctc 1500 atgtttgaca gcttatcatc gataagcttt aatgcggtag tttatcacag ttaaattgct 1560 aacgcagtca ggcaccgtgt atgaaatcta acaatgcgct catcgtcatc ctcggcaccg 1620 tcaccctgga tgctgtaggc ataggcttgg ttatgccggt actgccgggc ctcttgcggg 1680 atatcgtcca ttccgacagc atcgccagtc actatggcgt gctgctagcg ctatatgcgt 1740 tgatgcaatt tctatgcgca cccgttctcg gagcactgtc cgaccgcttt ggccgccgcc 1800 cagtcctgct cgcttcgcta cttggagcca ctatcgacta cgcgatcatg gcgaccacac 1860 ccgtcctgtg gatcctctac gccggacgca tcgtggccgg catcaccggc gccacaggtg 1920 cggttgctgg cgcctatatc gccgacatca ccgatgggga agatcgggct cgccacttcg 1980 ggctcatgag cgcttgtttc ggcgtgggta tggtggcagg ccccgtggcc gggggactgt 2040 tgggcgccat ctccttgcat gcaccattcc ttgcggcggc ggtgctcaac ggcctcaacc 2100 tactactggg 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cgcatgatcg tgctcctgtc gttgaggacc cggctaggct ggcggggttg 3000 ccttactggt tagcagaatg aatcaccgat acgcgagcga acgtgaagcg actgctgctg 3060 caaaacgtct gcgacctgag caacaacatg aatggtcttc ggtttccgtg tttcgtaaag 3120 tctggaaacg cggaagtccc ctacgtgctg ctgaagttgc ccgcaacaga gagtggaacc 3180 aaccggtgat accacgatac tatgactgag agtcaacgcc atgagcggcc tcatttctta 3240 ttctgagtta caacagtccg caccgctgtc cggtagctcc ttccggtggg cgcggggcat 3300 gactatcgtc gccgcactta tgactgtctt ctttatcatg caactcgtag gacaggtgcc 3360 ggcagcgccc aacagtcccc cggccacggg gcctgccacc atacccacgc cgaaacaagc 3420 gccctgcacc attatgttcc ggatctgcat cgcaggatgc tgctggctac cctgtggaac 3480 acctacatct gtattaacga agcgctaacc gtttttatca ggctctggga ggcagaataa 3540 atgatcatat cgtcaattat tacctccacg gggagagcct gagcaaactg gcctcaggca 3600 tttgagaagc acacggtcac actgcttccg gtagtcaata aaccggtaaa ccagcaatag 3660 acataagcgg ctatttaacg accctgccct gaaccgacga ccgggtcgaa tttgctttcg 3720 aatttctgcc attcatccgc ttattatcac ttattcaggc gtagcaccag gcgtttaagg 3780 gcaccaataa ctgccttaaa aaaattacgc cccgccctgc cactcatcgc agtactgttg 3840 taattcatta agcattctgc cgacatggaa gccatcacag acggcatgat gaacctgaat 3900 cgccagcggc atcagcacct tgtcgccttg cgtataatat ttgcccatgg tgaaaacggg 3960 ggcgaagaag ttgtccatat tggccacgtt taaatcaaaa ctggtgaaac tcacccaggg 4020 attggctgag acgaaaaaca tattctcaat aaacccttta gggaaatagg ccaggttttc 4080 accgtaacac gccacatctt gcgaatatat gtgtagaaac tgccggaaat cgtcgtggta 4140 ttcactccag agcgatgaaa acgtttcagt ttgctcatgg aaaacggtgt aacaagggtg 4200 aacactatcc catatcacca gctcaccgtc tttcattgcc atacg 4245 <210> 10 <211> 1578 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 10 gacaggcggg aggtcaattt gatcccggac gtatcacagg cgctggcctg gctggaaaaa 60 catcctcagg cgttaaaggg gatacagcgt gggctggagc gcgaaacttt gcgtgttaat 120 gctgatggca cactggcaac aacaggtcat cctgaagcat taggttccgc actgacgcac 180 aaatggatta ctaccgattt tgcggaagca ttgctggaat tcattacacc agtggatggt 240 gatattgaac atatgctgac ctttatgcgc gatctgcatc gttatacggc gcgcaatatg 300 ggcgatgagc ggatgtggcc gttaagtatg ccatgctaca 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ctgaatacct 1680 ataagccctg tttagagcaa caaagagacc tgtttttcta tgaagggaat gaccctagag 1740 acctgttaac caatctcaga caagcgattg agaacggtga gaaaacactt gtctttaccg 1800 ctgcccaaaa gaccgcatcg acctacagca cgcagaactt agaatcactc tttagggaga 1860 aatatcccga taagagaatc ttgagaatcg atgctgaatc ggtcgctgaa ccggggcacc 1920 ctgcctatgg ttgtattgac tcgctgaatg caattttgcc cctgtacgat attgtgctct 1980 gctcgcccgc tgtcgagacc ggggtgagta tcgatatcaa ggatcatttt gattctgttt 2040 ggggcatggg ttcaggggtt cagaccgtta acggtttctg ccaagggcta gagcggttac 2100 gggataacgt ccctcgccat gtttggatac cgaaattttc cccacactcg aaccggatcg 2160 ccaatggggg ctacaccgct aaggcgatcg cccgtgacca gcaccgctat gcagagctca 2220 cccacaaatt aatcggtgag cacgccgctg aatgcagtgg gttagaagat tctttaaaac 2280 cattcctttg ggcctattgt cgctatgcgg cgcttgctaa ccgtggcttt ggcagttacc 2340 gggaagcgat tttaaataag ctgctttctg agggctatgt acagaaagat ttgagcgaaa 2400 tcgatccagc attggctaag gattatcgag acgaattaaa agcggtgaaa gaccataatt 2460 atctacagga aagggttgcg atttctaaag tagaaaatcc tgacgatcgc 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gcagccgcac gcggcgcatc tcgggcagcg ttgggtcctg 2940 gccacgggtg cgcatgatcg tgctcctgtc gttgaggacc cggctaggct ggcggggttg 3000 ccttactggt tagcagaatg aatcaccgat acgcgagcga acgtgaagcg actgctgctg 3060 caaaacgtct gcgacctgag caacaacatg aatggtcttc ggtttccgtg tttcgtaaag 3120 tctggaaacg cggaagtccc ctacgtgctg ctgaagttgc ccgcaacaga gagtggaacc 3180 aaccggtgat accacgatac tatgactgag agtcaacgcc atgagcggcc tcatttctta 3240 ttctgagtta caacagtccg caccgctgtc cggtagctcc ttccggtggg cgcggggcat 3300 gactatcgtc gccgcactta tgactgtctt ctttatcatg caactcgtag gacaggtgcc 3360 ggcagcgccc aacagtcccc cggccacggg gcctgccacc atacccacgc cgaaacaagc 3420 gccctgcacc attatgttcc ggatctgcat cgcaggatgc tgctggctac cctgtggaac 3480 acctacatct gtattaacga agcgctaacc gtttttatca ggctctggga ggcagaataa 3540 atgatcatat cgtcaattat tacctccacg gggagagcct gagcaaactg gcctcaggca 3600 tttgagaagc acacggtcac actgcttccg gtagtcaata aaccggtaaa ccagcaatag 3660 acataagcgg ctatttaacg accctgccct gaaccgacga ccgggtcgaa tttgctttcg 3720 aatttctgcc attcatccgc ttattatcac ttattcaggc gtagcaccag gcgtttaagg 3780 gcaccaataa ctgccttaaa aaaattacgc cccgccctgc cactcatcgc agtactgttg 3840 taattcatta agcattctgc cgacatggaa gccatcacag acggcatgat gaacctgaat 3900 cgccagcggc atcagcacct tgtcgccttg cgtataatat ttgcccatgg tgaaaacggg 3960 ggcgaagaag ttgtccatat tggccacgtt taaatcaaaa ctggtgaaac tcacccaggg 4020 attggctgag acgaaaaaca tattctcaat aaacccttta gggaaatagg ccaggttttc 4080 accgtaacac gccacatctt gcgaatatat gtgtagaaac tgccggaaat cgtcgtggta 4140 ttcactccag agcgatgaaa acgtttcagt ttgctcatgg aaaacggtgt aacaagggtg 4200 aacactatcc catatcacca gctcaccgtc tttcattgcc atacg 4245 <210> 10 <211> 1578 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 10 gacaggcggg aggtcaattt gatcccggac gtatcacagg cgctggcctg gctggaaaaa 60 catcctcagg cgttaaaggg gatacagcgt gggctggagc gcgaaacttt gcgtgttaat 120 gctgatggca cactggcaac aacaggtcat cctgaagcat taggttccgc actgacgcac 180 aaatggatta ctaccgattt tgcggaagca ttgctggaat tcattacacc agtggatggt 240 gatattgaac atatgctgac ctttatgcgc gatctgcatc gttatacggc gcgcaatatg 300 ggcgatgagc ggatgtggcc gttaagtatg ccatgctaca tcgcagaagg tcaggacatc 360 gaactggcac agtacggcac ttctaacacc ggacgcttta aaacgctgta tcgtgaaggg 420 ctgaaaaatc gctacggcgc gctgatgcaa accatttccg gcgtgcacta caatttctct 480 ttgccaatgg cattctggca agcgaagtgc ggtgatatct cgggcgctga tgccaaagag 540 aaaatttctg cgggctattt ccgcgttatc cgcaattact atcgtttcgg ttgggtcatt 600 ccttatctgt ttggtgcatc tccggcgatt tgttcttctt tcctgcaagg aaaaccaacg 660 tcgctgccgt ttgagaaaac cgagtgcggt atgtattacc tgccgtatgc gacctctctt 720 cgtttgagcg atctcggcta taccaataaa tcgcaaagca atcttggtat taccttcaac 780 gatctttacg agtacgtagc gggccttaaa caggcaatca aaacgccatc ggaagagtac 840 gcgaagattg gtattgagaa agacggtaag aggctgcaaa tcaacagcaa cgtgttgcag 900 attgaaaacg aactgtacgc gccgattcgt ccaaaacgcg ttacccgcag cggcgagtcg 960 ccttctgatg cgctgttacg tggcggcatt gaatatattg aagtgcgttc gctggacatc 1020 aacccgttct cgccgattgg tgtagatgaa cagcaggtgc gattcctcga cctgtttatg 1080 gtctggtgtg cgctggctga tgcaccggaa atgagcagta gcgaacttgc ctgtacacgc 1140 gttaactgga accgggtgat cctcgaaggt cgcaaaccgg gtctgacgct gggtatcggc 1200 tgcgaaaccg cacagttccc gttaccgcag gtgggtaaag atctgttccg cgatctgaaa 1260 cgcgtcgcgc aaacgctgga tagtattaac ggcggcgaag cgtatcagaa agtgtgtgat 1320 gaactggttg cctgcttcga taatcccgat ctgactttct ctgcccgtat cttaaggtct 1380 atgattgata ctggtattgg cggaacaggc aaagcatttg cagaagccta ccgtaatctg 1440 ctgcgtgaag agccgctgga aattctgcgc gaagaggatt ttgtagccga gcgcgaggcg 1500 tctgaacgcc gtcagcagga aatggaagcc gctgataccg aaccgtttgc ggtgtggctg 1560 gaaaaacacg cctgacag 1578 <210> 11 <211> 3397 <212> DNA <213> Synechococcus sp. PCC7002 <220> <223> pAQ1 <400> 11 cggatcaaga tgctgcctaa acacgagaaa acccccaaaa gtttggcgac cggcgggggc 60 ttctctaaac caaataaaag caaacaggga cggcaaaacc gagccctaat tgatcatgat 120 cgtcaaggcg aaggaggcct taactcactg tgatcgtatc agataatttt acatctagca 180 gtaataccgg ggcagattta gcgagtagcg tcagtgagaa ccgttctcat tttatcgcag 240 aatctcacta tagggaatgg gtagagggtt ccggggtcgc ccctgagatt gcccggttaa 300 atgttagatc gttgtcaggg atgacgccct atgaatacct gctctacagt gatgagccag 360 cattacgccg caatgatggc aggcttcggg atacttggct taagcgatat gcctttgtcg 420 agcatggcgg ttggtggtgc tcaggcatcg atattaagac cgggaaagat tctctttggg 480 gttgcttcaa aggcgatcgc ccccgtaaag atcgcgaaga taagaaaccg atcaagtatg 540 agcacccgcc acgggtagcc accgaaattt tcactctcaa ggtagaccgg ggcacctggc 600 gcaagattgc caagcgccac aaagtcgagc taccagaaac cgatcaaggc ttctgggaat 660 gggtactagc ccatcctgag ctaccgatca tcatcactga gggcgcgaag aaggcagggg 720 ccctcctaac cgctggttat tgcgccatcg gtctaccggg gatttacaac ggctacagaa 780 cgccaaaaaa tgaccatggc gagccaatgc gacagctacg gcacctcatt ccagagcttg 840 acctgttggc gaaaaataac cgggcgatcg ccttctgttt tgaccaagac aagaaaccca 900 agacgatcaa ggcagtgaac ggggcgatcc aaactaccgg ggcactccta gagaaggccg 960 gggcgaaagt atcggtgatc acctggcacc aggacgcgaa aggtgttgat gatctgatcg 1020 tcgagcacgg agcgaaagca ctccataacc gctacaagca ccgcaagccc ttagcagtct 1080 gggagatgga taatctcacc gatatcacca cgcaagtcga tctaacggtc gatcagcgct 1140 atctcgacat cgatccgcgt gctatcccca aggatgctca gattattttc attaaatctg 1200 ccaagggcac cgggaaaaca gaatggttag ggaaaatcgt taagctcgcc caagatgatt 1260 gcgctcgcgt actggttttg actcaccgca tccaattagc caaggagctc gcccgccgtc 1320 tcgatatcga tcacattagc gagctcgaca gtagcccgac cgggggcgct ctagggatgg 1380 cgatgtgtat cgatagccta catcccgata gccaagctca ttttaatttc atggaatggc 1440 acggcgctca cattgtccta gacgaaatcg agcaagtttt agggcacgct ttgggtagct 1500 cgacctgtac ccaagaccgg gcgaaaatcc ttgaaacgtt ctacaaccta atcctttatg 1560 ccctaaggac aggcggaaaa ctctactgct ctgatgctga tttatctccc atctcctatg 1620 agctaatcaa gtacattctt gacggttgtg agttcaaacc attcaccatt ctgaatacct 1680 ataagccctg tttagagcaa caaagagacc tgtttttcta tgaagggaat gaccctagag 1740 acctgttaac caatctcaga caagcgattg agaacggtga gaaaacactt gtctttaccg 1800 ctgcccaaaa gaccgcatcg acctacagca cgcagaactt agaatcactc tttagggaga 1860 aatatcccga taagagaatc ttgagaatcg atgctgaatc ggtcgctgaa ccggggcacc 1920 ctgcctatgg ttgtattgac tcgctgaatg caattttgcc cctgtacgat attgtgctct 1980 gctcgcccgc tgtcgagacc ggggtgagta tcgatatcaa ggatcatttt gattctgttt 2040 ggggcatggg ttcaggggtt cagaccgtta acggtttctg ccaagggcta gagcggttac 2100 gggataacgt ccctcgccat gtttggatac cgaaattttc cccacactcg aaccggatcg 2160 ccaatggggg ctacaccgct aaggcgatcg cccgtgacca gcaccgctat gcagagctca 2220 cccacaaatt aatcggtgag cacgccgctg aatgcagtgg gttagaagat tctttaaaac 2280 cattcctttg ggcctattgt cgctatgcgg cgcttgctaa ccgtggcttt ggcagttacc 2340 gggaagcgat tttaaataag ctgctttctg agggctatgt acagaaagat ttgagcgaaa 2400 tcgatccagc attggctaag gattatcgag acgaattaaa agcggtgaaa gaccataatt 2460 atctacagga aagggttgcg atttctaaag tagaaaatcc tgacgatcgc cagtacgaaa 2520 aactgaagcg tcagcgggcg aaatctgaga cggaacggca ccaagaacgc cacgggaaac 2580 tttctcgctc ctatgggtta actgtgaccc ctgagcttgt cgagaaagat gatgatgggt 2640 ggtactctca gctccagctc gaatactact taaccgttgg gaaagcattc tgctctgccc 2700 gcgaccgggc gaaatatgac cagctccaac atgagggctt tgtatttaag ccggatatca 2760 acaggcgatc gctctcacca aagattcacc tgttagagct actcaacatc catcagttct 2820 taaaaccagg ggtgacattc accggggcga gccttgaagg gttcaaggaa aattgtttgc 2880 ggtatgccaa gccgatcaag tggattcttg gcagaacgat caccgacaaa atgagcccgc 2940 tcgaaattgc tcaggcgctc ctaggcaagc ttgaccggaa attggaatac aaggggcgct 3000 ttggatcgcg ggataaccgt cagcgggtct atgaggcgat cgcccctaac gatcagcgcg 3060 aaaaggtctt tgctcattgg ttacagcgtg accaagcaaa attaggggcc gtgtccaacc 3120 cctgtataaa tagatttatt caggaggctt agacccgtga tcgaaatact cgttgtgcag 3180 ctctcccttg gcaatcccaa acaatctcaa gatttgctct gcggtatcgg gacgttttat 3240 gcccttgcgg aaagcgcctt tgctcttctg gtagccccta gactgtgcca gatcataagc 3300 ctcactgagg gtgagggcac taccgggggc atgagctcgc ccaagagatt cagcgaccgg 3360 ggcgatcgcc cttggtaatt ctctcaggcg ctcaact 3397 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 12 gggatgcatg acaggcggga ggtcaatttg 30 <210> 13 <211> 30 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 13 gggctcgagc tgtcaggcgt gtttttccag 30 <210> 14 <211> 40 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 14 cccgtcgaca aagcatgccg gatcaagatg ctgcctaaac 40 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 15 agttgagcgc ctgagagaat tacc 24 <210> 16 <211> 23 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 16 cagcatcacc cgacgcactt tgc 23 <210> 17 <211> 26 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 17 cctaatgcag gagtcgcata agggag 26 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> artificial <220> <223> Primer <400> 18 gcacacggtc acactgcttc cgg 23

Claims (10)

엽록체내의 글루타티온 농도가 증가한 것을 특징으로 하는 조류.Algae characterized by an increase in glutathione concentration in the chloroplast. 제 1항에 있어서, 엽록체에 있어서, γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP설프릴라제, 아데노신5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 단백질의 발현량 및/또는 활성이 증가하는 것을 특징으로 하는 조류.The method of claim 1, wherein in the chloroplast, γ-glutamylcysteine synthetase, glutathione synthase, ATPsulfurase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase and serineacetyl transferase An algae characterized by an increased expression and / or activity of at least one protein selected from the group consisting of: 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP설프릴라제, 아데노신5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 외인성 폴리뉴클레오티드가 도입된 것을 특징으로 하는 조류.The method according to claim 1 or 2, wherein the γ-glutamylcysteine synthetase, glutathione synthetase, ATPsulfurase, adenosine 5'-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase and serineacetyl transferase An algae characterized in that exogenous polynucleotides encoding at least one protein selected from the group consisting of are introduced. 제 3항에 있어서, 상기 γ-글루타밀시스테인 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오타제가, 이하의 (a)~(d)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조류:
(a) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드;
(b) 서열번호 1로 나타내는 아미노산 서열에 있어서, 1 또는 수개의 아미노산이 결실, 치환 또는 부가되는 아미노산 서열로 이루어지며, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드;
(c) 서열번호 2로 나타내는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드;
(d) 상기 (a)~(d)의 폴리뉴클레오티드의 어느 것인가의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 염기 서열로 이루어진 폴리뉴클레오티드와 스트린전트 한 조건하에서 하이브리다이즈 하고, 또한 γ-글루타밀시스테인 합성효소 활성을 갖는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드.
The algae according to claim 3, wherein the polynucleotide encoding the γ-glutamylcysteine synthase is selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(a) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(b) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the polynucleotide consists of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and which encodes a polypeptide having γ-glutamylcysteine synthase activity;
(c) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2;
(d) hybridize under polynucleotides consisting of a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to any of the polynucleotides of (a) to (d) and under stringent conditions, and further gamma -glutamylcysteine synthase activity Polynucleotide encoding a polypeptide having.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 조류를 제조하는 방법에 있어서, 조류의 엽록체 내의 글루타티온 농도를 증가시키는, 글루타티온 농도 증가 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류의 제조방법.A method for producing an alga according to any one of claims 1 to 4, comprising a glutathione concentration increasing step of increasing the concentration of glutathione in the chloroplast of the alga. 제 5항에 있어서, 상기 글루타티온 농도 증가 공정은, γ-글루타밀시스테인 합성효소, 글루타티온 합성효소, ATP설프릴라제, 아데노신5'-포스포설페이트 환원효소, 아황산 환원효소, 시스테인 합성효소 및 세린아세틸 전이효소로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 단백질을 코딩하는 외인성 폴리뉴클레오티드를 조류에 도입하는 공정인 것을 특징으로 하는 조류의 제조방법.The method of claim 5, wherein the glutathione concentration increasing process comprises: γ-glutamylcysteine synthetase, glutathione synthase, ATPsulfurase, adenosine 5′-phosphosulfate reductase, sulfite reductase, cysteine synthetase, and serineacetyl A method for producing an alga, characterized in that the step of introducing into the algae an exogenous polynucleotide encoding at least one protein selected from the group consisting of a transferase. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 조류, 또는 제 5항 또는 제 6항에 기재된 조류의 제조방법에 의해 제조되는 조류를 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 제조방법.The algae manufactured by the algae of any one of Claims 1-4, or the algae manufacturing method of Claim 5 or 6 is used, The manufacturing method of the biomass characterized by the above-mentioned. 제 7항에 있어서, 상기 조류에 대하여 광을 조사하는, 광조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 제조방법.The method of manufacturing a biomass according to claim 7, further comprising a light irradiation step of irradiating light on the algae. 제 8항에 있어서, 상기 광조사 공정은 실질적으로 질소 기아가 아닌 조건에 서 행하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 제조방법.10. The method of claim 8, wherein the light irradiation step is performed under conditions that are substantially not nitrogen starvation. 조류의 엽록체내의 글루타티온 농도를 증가시키는 물질의 존재하에서 조류를 배양하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스의 제조방법.



A method of producing a biomass, comprising the step of culturing algae in the presence of a substance that increases the concentration of glutathione in the chloroplast of the algae.



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